Для микрофлоры кишечника пробиотики: Аптека Ригла – забронировать лекарства в аптеке и забрать самовывозом по низкой цене в Москва г.

Содержание

Пробиотики для кишечника: список препаратов

Ребенок появляется на свет со стерильным кишечником, но уже к году состав микрофлоры совпадает со взрослым человеком. На протяжении жизни под влиянием питания, болезней и других факторов баланс микроорганизмов в пищеварительном тракте изменяется, но постепенно восстанавливается до нормальных концентраций. Иногда этот процесс затягивается. Тогда врач может рекомендовать пребиотики и пробиотики для кишечника.

Виды пробиотиков

Для восстановления кишечника применяют два типа лечебных средств. Пробиотики – это препараты, которые содержат полезные бактерии в высушенном или растворенном виде. Чаще всего это микроорганизмы из рода Lactobacillus и Bifidobacterium, которые в норме доминируют в пищеварительном тракте человека.

Пребиотиками называются вещества, необходимые для роста хорошей микрофлоры. В некоторых случаях без них можно обойтись, но после тяжелых болезней, лечения антибиотиками или отравления они ускорят восстановление за счет создания благоприятной среды для бактерий.

В пищеварительном тракте здорового взрослого человека обитает несколько десятков видов бактерий, но преобладают два типа микробов: бифидобактерии и лактобактерии. Другие находятся в меньшинстве. Поэтому выделяют следующие виды пробиотиков в зависимости от состава:

  • состоят только из лактобактерий – рекомендуют принимать при кишечных вирусных инфекциях;
  • в составе только бифидобактерии – врачи назначают их при кандидозном поражении кишечника и как восстановление женщинам после вагинального кандидоза;
  • комбинированные препараты – содержат бифидо- и лактобактерии, полезны при бактериальной инфекции кишечника.

Восстанавливать нормальную микрофлору можно разными формами препаратов. Пробиотики выпускают в сухой форме, из которой перед применением самостоятельно готовят суспензию. Существуют готовые жидкие формы лекарства, которые удобно давать маленькому ребенку. Некоторые средства производят в капсулах в желатиновой оболочке. Она не повреждается в желудке и растворяется только в кишечнике. Это защищает бактерии от действия соляной кислоты.

Создание препаратов для решения проблем с пищеварением проходило в несколько этапов. Поэтому фармацевты выделяют несколько поколений пробиотиков:

  • 1 поколение – это монопрепараты, которые состоят из одного типа бактерий, обитающих в кишечнике, к ним относятся Бифидумбактерин, Лактобактерин.
  • 2 поколение – содержат хорошие бактерии, которые являются антагонистами вредной флоры. Они выделяют вещества, которые уничтожают опасные микроорганизмы и подготавливают среду для заселения полезной микрофлорой. К препаратам этого типа относится Энтерол и Бактисубтил.
  • 3 поколение – пробиотики, которые содержат от 2 до 30 штаммов одного живого микроорганизма или комбинацию из нескольких видов бактерий. К этой группе препаратов относятся Линекс, Бификол, Бифилонг.
  • 4 поколение – содержат не только хорошие бактерии, но и вещества из группы пребиотиков. Они служат питательной средой, помогают расти, размножаться микрофлоре и ускоряют ее восстановление. К этой группе препаратов относят Бифилиз, Кипацид.
  • 5 поколение – синбиотики, это несколько типов полезных бактерий и вещества, необходимые для колонизации кишечника. Они способны регулировать рост и метаболическую активность микробиоты. К этой группе относятся Флористин, Бифиформ и другие средства.

Какой препарат подойдет в конкретном случае, должен решать врач с учетом состояния пациента, его возраста. Для взрослых требуется большая дозировка и кратность приема пробиотиков.

ТОП-10 лучших пробиотиков

В аптеках продается большое количество пробиотиков, из которых тяжело выбрать нужный препарат. Правильное решение – обратиться к врачу-гастроэнтерологу или терапевту, чтобы назначили лекарственное средство с хорошим эффектом.

Чтобы решить, какой из них лучше, можно ориентироваться на список ТОП-10:

  1. Линекс – один из самых популярных препаратов, который помогает восстановить микрофлору кишечника. В его составе живые лиофилизированные бифидо- и лактобактерии, а также энтерококки. Линекс выпускается в капсулах и порошке, его можно применять у грудных детей, смешивая содержимое оболочки с молоком.
  2. Хилак Форте – капли для лечения дисбактериоза, в состав входят лактобациллы, их эффект дополняет непатогенная кишечная палочка и стрептококки. Может использоваться при синдроме раздраженного кишечника, гастроэнтерите, колите, болезнях желчного пузыря и печени, вызванных патологией пищеварительного тракта.
  3. Флорин Форте – восстанавливает микрофлору за счет присутствия бифидо- и лактобактерий. В состав входит лактоза, необходимая для процесса брожения, смещения рН в кишечнике в кислую сторону. Выпускается в виде саше с порошком, который необходимо растворять перед использованием.
  4. Нормобакт L – помогает восстанавливать кишечную флору при помощи молочнокислых бактерий и пребиотиков, необходимых для их размножения. В состав входят фруктоолигосахариды, которые являются питательной средой, увеличивают выживаемость микробиоты и увеличивают эффективность лечения.
  5. Аципол – средство для лечения дисбактериоза у взрослых и детей. Он помогает после длительного лечения антибиотиками терапевтических заболеваний, используется для лечения острых кишечных инфекций, хронического колита, у склонных к аллергии и атопическому дерматиту.
  6. Бифиформ – пробиотик, в состав которого входят энтеробактерии и бифидобактерии. В кишечнике они образуют естественный симбиоз и поддерживают существование друг друга. Энтерококк заселяет петли тонкой кишки, а используемый тип бифидобактерий обладает высокой скоростью роста, поэтому быстро восстанавливает микробиоту толстого кишечника.
  7. Нормофлорин Л – жидкий пробиотик, состоящий их лактобактерий. Он положительно влияет на организм благодаря добавлению в раствор пребиотика лактита, который улучшает рост бактерий. Перед использованием необходимую дозу препарата смешивают с любой жидкостью.
  8. Флорок – пробиотик, который состоит из лактобацилл, бифидобактерий и лактозы, необходимой для нормальной колонизации пищеварительного тракта. Может использоваться как для восстановления микрофлоры, так и для предотвращения диареи во время путешествий.
  9. Бак-сет Форте – это капсулы, в состав которых входит 14 видов живых полезных бактерий. Препарат рекомендован для детей старше 3 лет и взрослых для лечения нарушений стула и профилактики дисбактериоза.
  10. Риофлора – комплексный пробиотик, включает несколько штаммов бифидобатерий и лактобацилл, а также непатогенные стрептококки. Но в капсулах могут быть следы лактозы, молока и сои, поэтому производитель не рекомендует их использовать при повышенной чувствительности к этим веществам.

Советы по выбору

Какой из перечисленных пробиотиков поможет справиться с проблемами пищеварения, зависит от заболевания. Если организму необходима помощь после курса лечения антибиотиками, лучше использовать комплексные препараты, где добавлен пребиотик. Он ускорит заселение бактериями слизистой кишечника.

Вне зависимости от названия, для взрослых походят препараты в виде порошка, капсул или раствора. Капли разработаны специально для маленьких детей, которым необходима небольшая доза препарата. Их хорошо смешивать с напитками или молоком матери.

При использовании средств с пробиотическими эффектами, симптомы вздутия живота, урчания, метеоризм могут усилиться из-за процесса брожения. Но это проходит самостоятельно и не требует отмены терапии. Если на фоне приема пробиотиков появилась аллергическая сыпь, лечение прекращают.

Пробиотики и пребиотики для кишечника

Заказать пребиотики

На сайте аптеки «36,6» можно заказать пребиотики и пробиотики для нормализации работы кишечника. В каталоге представлен большой список
лекарств для детей и взрослых, приобрести их в Москве и Санкт-Петербурге, а также в прилегающих областях предлагается по выгодным ценам.
Оформите заказ онлайн и получите его, оплатив, в выбранной на сайте аптеке.

Наш сайт поможет найти пробиотики и эубиотики, применяемые для устранения нарушений пищеварения. В каталоге представлена сертифицированная
продукция, удобная система поиска позволит быстро подобрать нужный препарат, найти его более дорогой или дешевый аналог. Доставим пробиотики
в одну из ближайших аптек, всего работает более 1200 точек.

Приобрести препараты можно по сниженным ценам благодаря скидкам и специальным рекламным акциям. Воспользуйтесь удобным предложением и
сэкономьте время на покупке.

Показания

Ознакомьтесь со списком сырых пробиотиков и пребиотиков, а также с ценами на эти виды препаратов и объединяющих их синбиотиков. В аптеке
представлены средства для нормализации работы кишечника на основе живых культур микроорганизмов. Эубиотики восстанавливают нормальный состав
микрофлоры и улучшают пищеварение.

Такие препараты и их аналоги назначаются для детей и взрослых по следующим показаниям:

  • Длительное лечение антибиотиками;
  • Нарушения работы печени;
  • Пищевые отравления и кишечные инфекции;
  • Поносы, запоры, иные нарушения пищеварения;
  • Синдром раздраженного кишечника.

Противопоказания

Как и у других видов лекарств, у пробиотиков и пребиотиков есть свои противопоказания. Они могут применяться только по назначению врача, не
стоит заниматься самолечением. Важно соблюдение инструкции и правильности дозировки препаратов.

Основные противопоказания:

  • Индивидуальная непереносимость;
  • Прием лекарственных препаратов – пробиотики подбираются персонально, чтобы не допустить нивелирования эффекта лекарств;
  • Аллергические реакции;
  • Младенческий и детский возраст – исключительно по назначению врача [1].

Формы выпуска

Пребиотики и пробиотики используются для приема внутрь, они могут выпускаться в различных формах, чтобы обеспечить восстановление нормальной
микрофлоры, необходимой для переваривания пищи и нормализации процесса усвоения питательных веществ.

В каталоге представлены следующие формы выпуска:

  • Капсулы, таблетки;
  • Порошки;
  • Сиропы, капли;
  • Концентраты.

Страны изготовители

В каталоге представлены российские препараты на основе живых сырых культур микроорганизмов, а также современные зарубежные синбиотики.

Предлагается продукция из следующих стран:

  • США;
  • Германия;
  • Япония;
  • Китай и других.

ПЕРЕД ПРИМЕНЕНИЕМ ПРЕПАРАТОВ НЕОБХОДИМО ОЗНАКОМИТЬСЯ С ИНСТРУКЦИЕЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ИЛИ ПРОКОНСУЛЬТИРОВАТЬСЯ СО СПЕЦИАЛИСТОМ.

Список литературы:

  1. [i] И. Ю. Мельникова, В. П. Новикова, Н. Б. Думова. Запоры у детей. — ГЭОТАР-Медиа. — М., 2009. — С. 69. — 144 с.

Помогают ли пробиотики восстановить микрофлору кишечника?

  • Марта Энрикес
  • BBC Future

Автор фото, Unsplash

Лечение антибиотиками может уничтожить не только вредные бактерии, но и полезные. Однако помогают ли пробиотики восстановить микрофлору кишечника, как настаивает их повсеместная реклама?

Пробиотики активно рекламируют как средство от самых разных проблем — от ожирения до психических расстройств. Но чаще всего их рекомендуют для восстановления микрофлоры кишечника после курса антибиотиков.

Логика проста: во время лечения инфекции антибиотики уничтожают все бактерии, как вредные, так и полезные, а потому кишечник необходимо заселить новыми бактериями.

Впрочем, эффективность этого метода практически не доказана. Более того, исследователи обнаружили, что употребление пробиотиков после антибиотиков на самом деле задерживает восстановление флоры кишечника.

Проблема в том, что достаточного количества исследований какого-либо определенного пробиотика просто не существует. Даже когда ученые используют штаммы живых бактерий, состав коктейля может сильно варьироваться в разных лабораториях.

Такого мнения придерживается Сидней Ньюберри из компании Rand Corporation, который в 2012 году проанализировал большую базу данных по применению пробиотиков для лечения диареи, вызванной антибиотиками.

Ньюберри сделал обзор 82 исследований с участием 12 тысяч пациентов в целом. Он пришел к выводу, что применение пробиотиков действительно помогало снизить риск расстройств пищеварения, но выяснить, какой именно пробиотик или смесь пробиотиков были эффективными, невозможно.

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Широко распространено мнение, что антибиотики вместе с вредными уничтожают и полезные бактерии в кишечнике

Прежде всего, беспокоит недостаток исследований, которые доказали бы безопасность приема пробиотиков. Организму здорового человека пробиотики, как правило, не причиняют вреда.

Но существуют и более тревожные данные о том, что пробиотики могут способствовать распространению грибковой инфекции в крови у более уязвимых пациентов.

Недавно ученые Института науки Вайцмана в Израиле доказали, что даже у здоровых людей применение пробиотиков после антибиотиков не было таким уж безопасным.

Пробиотики, как выяснили ученые, препятствовали самому процессу восстановления, то есть их действие на самом деле было противоположным.

Ученые разделили участников эксперимента, которые только что завершили прием антибиотиков, на три группы.

Одна группа начала принимать пробиотики, вторая — контрольная — ничего не принимала, а третьей сделали трансплантацию фекалий. Участникам этой группы пересадили образец кала, который взяли у них до приема антибиотиков.

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Пробиотики не имеют одинакового действия на всех, поскольку микробиом кишечника у всех людей разный

Результат был неожиданным. Худший результат оказался у тех, кто принимал пробиотики, а лучший — у группы, получившей трансплантацию фекалий. Только в течение нескольких дней микрофлора кишечника у них полностью восстановилась.

Доказательств того, что пробиотики могут причинить вред нездоровому кишечнику, в последнее время становится все больше.

Одно недавнее исследование показало, что пробиотики не принесли никакой пользы детям, попавшим в больницу с гастроэнтеритом.

Впрочем, несмотря на такие выводы, спрос на пробиотики не только не уменьшается, но и растет. В 2017 году рынок сбыта пробиотиков составил более 1,8 млрд долларов, к 2024 году он может вырасти до 66 млрд долларов.

«Учитывая такие масштабы производства, очень важно, чтобы польза пробиотиков была должным образом доказана», — отмечает Эран Элинав из Института Вайцмана.

«Это также причина того, что регулятивные органы, например, Американское управление по контролю качества пищевых и медицинских продуктов и аналогичные европейские институты пока не одобрили клиническое применение пробиотиков», — добавляет ученый.

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Пробиотики могут причинить вред нездоровому кишечнику

Это все, однако, не означает, что от пробиотиков надо полностью отказаться. Проблема, очевидно, не с самими пробиотиками, а с тем, как мы их принимаем.

Такие препараты часто покупают без рецепта, а потребитель не имеет представления, что именно он приобрел и живы ли вообще бактерии в нем.

Элинав и его коллеги также попытались выяснить, кому употребление пробиотиков может пойти на пользу.

Исследуя работу генов, связанных с иммунной системой, ученые смогли предсказать, будет ли кишечник пациента восприимчивым к насыщению полезными бактериями, или они просто пройдут мимо, не задерживаясь.

«Это интересное и важное исследование, поскольку оно также говорит, что наша иммунная система взаимодействует с пробиотическими бактериями», — объясняет Элинав.

Оно прокладывает путь к разработке персонализированных методов лечения пробиотиками на основе генетического профиля человека.

Такой подход является «абсолютно реалистичным, и его можно разработать сравнительно быстро», отмечает Элинав, но пока это только теоретический аргумент.

Для разработки понадобится больше исследований индивидуального подбора пробиотиков и тестирование различных штаммов бактерий на больших группах людей.

Отсутствие последовательных исследований пробиотиков пока объясняется также и тем, что к ним всегда относились, как к обычным лекарствам.

Когда вы принимаете таблетку парацетамола, вы более или менее уверены, что его активный компонент подействует на рецепторы вашего мозга и уменьшит болевые ощущения. Ведь механизм возникновения боли у большинства людей примерно одинаков.

Но микробиом не является рецептором, а скорее экосистемой, которую по сложности иногда сравнивают с тропическим лесом.

И следовательно, подбор пробиотиков, которые помогут восстановить такую ​​сложную и индивидуальную внутреннюю экосистему, непростая задача.

И также вполне понятно, почему пакетик сухих бактерий с полки супермаркета вряд ли справится с этой задачей.

Израильские ученые: пробиотики не несут практически никакой пользы

  • Джеймс Галлахер
  • Обозреватель Би-би-си по вопросам науки

Автор фото, Getty Images

Группа израильских ученых пришла к выводу, что продукты, обогащенные пробиотиками — биологически активными добавками, содержащими живые микрокультуры, — на самом деле практически бесполезны.

Они провели одно из наиболее детальных исследований того, что происходит с организмом человека при употреблении пробиотиков.

Широко рекламируемые пробиотики считаются полезными для желудочно-кишечного тракта, но результаты исследования показали, что они либо оказывают слабый эффект на организм, либо вообще никакого.

Исследователи пришли к выводу, что в будущем пробиотики нужно будет адаптировать к потребностям конкретного потребителя.

Команда ученых из Института имени Вейцмана составила коктейль из пробиотиков, использовав 11 бактерий, включая лактобациллы и бифидобактерии. Полученный коктейль давали 25 добровольцам на протяжении месяца.

Затем у участников экспериментов под наркозом взяли пробы из различных участков желудка, а также толстого и тонкого кишечника.

Ученые проверяли, где бактерии успешно образовали колонии, и привело ли это к каким-либо изменениям в активности кишечника.

Результаты, опубликованные в журнале Cell, показывают, что в половине случаев поступившие в организм с пищей полезные бактерии незамедлительно покинули его естественным путем.

В остальных случаях они задерживались в организме ненадолго.

Человек и микробы

  • Мы в большей степени микробы, нежели люди; если посчитать все клетки в теле человека, то окажется, что лишь 43% из них — человеческие
  • Остальное — это микробиом человека, который включает бактерии, вирусы, грибы и одноклеточные археи
  • Геном человека состоит из 20 тысяч генов
  • Если сложить вместе все гены, составляющие микробиом человека, получится число в диапазоне от 2 млн до 20 млн
  • Это — так называемый второй геном, и от него зависит склонность к болезням, включая аллергии, ожирение, воспаление кишечника, болезнь Паркинсона. Также он влияет на усвоение противораковых препаратов, на развитие депрессии и возникновение аутизма

Стенки кишечника служат домом для триллионов бактерий, и у каждого человека их набор уникален.

По словам профессора Эрана Элинава, было бы ошибкой надеяться, что «универсальные» пробиотики окажутся одинаково эффективны для всех.

«В этом смысле покупка пробиотиков в супермаркете — без индивидуализации, без адаптации к потребностям организма-хозяина или хотя бы части популяции, довольно бессмысленна», — говорит ученый.

Исследователи также провели эксперимент с воздействием пробиотиков на организм после приема курса антибиотиков, которые убивают как полезные, так и вредные бактерии.

Результаты эксперимента показали, что в таких случаях возникают задержки в восстановлении здоровых бактерий.

«Вопреки устоявшемуся мнению, что пробиотики безвредны, эксперимент выявил новый потенциальный побочный эффект употребления пробиотиков с антибиотиками, который может иметь долгосрочные последствия», — говорит Элинав.

В то же время доказана польза пробиотиков в некоторых случаях: например, они способствуют защите недоношенных детей от некротизирующего энтероколита.

И это дает поле для надежды на то, что понимание сложных взаимоотношений микробиома с человеческим организмом позволит разработать новые методики лечения болезней.

Профессор Тревор Лоули из британского Института Сенгера не удивлен результатами исследования своих израильских коллег.

«Пробиотики открыты уже давно, и они подвергаются все более скрупулезному анализу. Эти исследования — новаторские, и их результаты требуют подтверждения. У кишечника есть естественное свойство блокировать образование колоний бактерий, и мы должны найти способ обойти это», — говорит ученый.

Пробиотики, пребиотики и метабиотики: в чём разница

Оглавление

Основными принципами лечения и профилактики состояний, ассоциированных с нарушением микробиоты кишечника, является соблюдение диеты, терапия основного заболевания, приведшего к дисбиозу, и назначение специальных средств. Например, препаратов с пробиотиками, пребиотиками и метабиотиками, которые полезны для кишечника и помогают в восстановлении баланса микрофлоры [1].  Чем они отличаются — разберёмся в статье. 

Спектр средств, используемых для восстановления численности и качественного состава микрофлоры кишечника, включает в себя:

  1. Пробиотики — препараты для кишечника, содержащие 1 или несколько видов живых микроорганизмов [1]; 
  2. Пребиотики — вещества немикробного происхождения, не перевариваемые в кишечнике [1]; 
  3. Синбиотики —  смесь про- и пребиотиков [2]; 
  4. Метабиотики — продукты метаболизма или структурные компоненты пробиотических микроорганизмов [1]

Каждая из этих групп препаратов имеет свои плюсы и минусы.  Даже у хорошо изученных пробиотиков и пребиотиков есть недостатки [3]. 

Минусы пробиотиков

  • Часть принятых внутрь бактерий в составе пробиотика погибает при прохождении по желудочно-кишечному тракту. До толстой кишки, основного места обитания нормофлоры, в среднем доходит живой всего 1 из 1 000 000 микробных клеток [3];
  • Пробиотики изготавливают на основе «универсальных» производственных культур микробов. Они могут быть несовместимы с индивидуальными у каждого конкретного человека культурами бактерий [3];
  • Пробиотические клетки могут погибать при приеме большинства антибиотиков, кроме того, некоторые из них участвуют в переносе генов устойчивости к антибиотикам;
  • Имеются данные о том, что некоторые пробиотические бактерии могут являться причиной различных заболеваний [3].

Минусы пребиотиков

Применение пребиотиков также может быт сопряжено с некоторыми нежелательными явлениями. Так, парааминобензойная кислота и лизоцим — компоненты некоторых пребиотиков, оказывают влияние на свертываемость крови, что нежелательно при наличии тромбоза [3].

Преимущества метабиотиков

Метабиотики — новый класс препаратов, которые не содержат живые бактерии, а значит, не обладают недостатками пробиотиков [3]. 

Метабиотики:

  • Обладают высокой биодоступностью, т.к. метабиотические вещества доходят до толстой кишки на 95–97% в неизменном виде (у пробиотиков — менее 0,0001%) [3].
  • Не вступают в конфликт с собственной микробиотой человека [3].
  • Находятся в активной форме и начинают работать сразу, попадая в желудочно-кишечный тракт [3].

Действие метабиотиков обусловлено компонентами, входящими в состав конкретного препарата. Одним из представителей этой группы является метабиотик нового поколения Актофлор-С. В состав препарата Актофлор-С входят янтарная и L-глутаминовая кислоты, аминокислоты, ацетат натрия, которые способствуют [4]:

  • Выставлению микрофлоры кишечника [4];
  • Предотвращению побочных эффектов антибиотиков [4];
  • Улучшению обмена веществ [4];
  • Повышению общей сопротивляемости организма к инфекциям и стрессу [4].

Компоненты Актофлор-С усиливают эффект друг друга и отсутствие хотя бы одного из компонентов существенно снижает эффективность препарата [4].  

 

Список литературы: 

1. Ардатская М. Д. Пробиотики, пребиотики и метабиотики в коррекции микроэкологических нарушений кишечника //Медицинский совет. – 2015. – №. 13.

2. Алыбаева А. Ж. и др. Синбиотические молочные продукты в питании человека //Достижения науки и образования. – 2019. – №. 8-1 (49).

3. Ардатская М. Д. и др. Метабиотики как естественное развитие пробиотической концепции //Трудный пациент. – 2017. – Т. 15. – №. 6-7.

4. Согласно инструкции по применению препарата Актофлор-С. 

 

Пре- и пробиотики для здорового пищеварения

В педиатрической практике детские пребиотики и пробиотики назначают для достижения лечебной и профилактической цели. Лекарства имеют схожие названия, но характеризуются некоторыми отличиями в своем воздействии на пищеварительный тракт. Пробиотики и пребиотики назначают для восстановления активности органов ЖКТ. При наличии показаний, препараты этой группы рекомендуют принимать детям, начиная с первых дней жизни. Назначение дает педиатр, неонатолог, гастроэнтеролог или инфекционист, что зависит от вида нарушения пищеварения, первопричины развития такового.  

 

Что такое пробиотики и пребиотики

 

Пробиотики – это препараты, необходимые для нормального функционирования незрелого детского пищеварительного тракта. Они заселяют кишечник микрофлорой извне, обеспечивают временный эффект, не всегда совместимы с эндогенной микрофлорой. Всего 10% от принятой дозировки пробиотиков достигает кишечника, преодолевая кислотность желудочного сока и ферменты пищеварительного тракта. Состав – живые клетки полезной микрофлоры кишечника. 

Пребиотики стимулируют рост естественной кишечной микрофлоры, содержат компоненты, которые служат пищей для полезных микроорганизмов, присутствующих в органах ЖКТ. Попадая в пищеварительный тракт, вещества этой лекарственной группы не перевариваются. Они депонируются внутри кишечника, характеризуются более стойким клиническим и бактериологическим эффектом. 

Пребиотики выполняют такие действия:

  • Способствуют очищению стенок кишечника от патогенной слизи.
  • Ускоряют процесс размножения кишечной микрофлоры. 
  • Способствуют регенерации стенок кишечника. 
  • Предотвращают развитие запора, невзирая на первопричину такового. 
  • Удерживают кислотность желудка в норме.
  • Купируют процесс размножения, роста патогенных микроорганизмов (холерных вибрионов, сальмонелл). 
  • Нормализуют кишечную перистальтику. 

Действуя совместно, пробиотики и пребиотики для детей представляют ценность относительно восстановления пищеварения и нормализации общего состояния здоровья. 

Пробиотики усиливают барьерную функцию кишечника. Они модифицируют токсические компоненты, которые продуцируют патогенные микроорганизмы. Пробиотики изменяют уровень кислотности в кишечнике, создают неблагоприятные условия для активности болезнетворных возбудителей.

 

Виды пробиотиков

 

Пробиотики для детей до года и детей постарше классифицируются по поколениям: 

1.     Препараты 1 поколения: в эту группу входят варианты, содержащие бактерии только одного вида – лакто- или бифидобактерии. 

2.    Препараты 2 поколения: к этой категории относятся варианты, изготовленные на основе споровых бактерий и дрожжеподобных грибков, хотя эти микроорганизмы нетипичны для кишечника. 

3.    Препараты 3 поколения: в этой группе находятся средства, которые содержат одновременно несколько вариантов полезных бактерий. 

4.    Препараты 4 поколения: к этой категории пробиотиков относятся варианты, закрепленные на сорбенте. 

5.    Препараты 5 поколения: современные средства, способствующие восстановлению кишечной микрофлоры. Содержат соединения, которые служат кормом для полезных бактерий. 

Также в педиатрической практике пробиотики классифицируют с учетом их состава. Он может содержать бактерию Escherichia Coli, энтерококки, дрожжеподобные грибки, лактобактерии, бифидобактерии, сахаромицеты. 

Пробиотики разделяются в зависимости от формы выпуска. Лекарства этого вида изготавливают в виде капсул, раствора или порошка, предназначенного для приготовления суспензии. Также существуют детские молочные смеси, содержащие пробиотики и пребиотики. Такое питание можно употреблять новорожденным до 1 года, которые страдают нарушениями пищеварения, сопряженными с развитием дисбактериоза. 

 

Показания к назначению пробиотиков и пребиотиков детям

 

Прием пробиотиков назначают в тех случаях, когда возникли следующие состояния:

  • Запор, вызванный нарушением кишечной микрофлоры. 
  • Глистная инвазия.
  • Пищевая аллергия.
  • Кишечная инфекция.
  • Отравление.
  • Колит (воспаление толстой кишки).
  • Энтерит (поражение тонкой кишки). 

Также препараты этой группы назначают в рамках детского лечения от анемии, ферментопатии, синдрома раздраженного кишечника. Пробиотики восстанавливают защитные силы организма, выполняют выраженное иммуномодулирующее действие. Лекарства, насыщенные полезными бактериями, хорошо восстанавливают кишечную микрофлору, пострадавшую вследствие длительной и/или интенсивной терапии антибиотиками. В педиатрической практике назначают детское питание с пробиотиками и пребиотиками или рекомендуют прием полезных бактерий в виде препаратов. 

 

Пробиотики и пребиотики для новорожденных

 

Для восстановления кишечной микрофлоры у детей, специалисты назначают такие препараты:

  • Ротабиотик-бэби. Прием этого средства рекомендован в тех случаях, когда нужно выбрать наиболее подходящие пробиотики для кишечника для детей до года. Лекарство изготовлено с добавлением экстракта ромашки лекарственной и фенхеля. Также в составе присутствуют живые лакто- и бифидобактерии. Свойства препарата – нормализующее (кишечную микрофлору), антисептическое, ветрогонное (способствует безболезненному отхождению газов). 
  • Бифиформ Бэби. Хороший препарат, действие которого направлено на устранение дисбактериоза у малышей с аллергией на лактозу. Имеет форму маслянистого раствора, в крышке флакона находится порошок с полезными бактериями. Упаковка с препаратом дополняется мерной пипеткой, предназначенной для точного расчета разовой дозировки. Состав средства – бифидобактерии, молочнокислый стрептококк. Лимонная кислота, сахар, подсолнечное масло, красители, ароматизаторы – отсутствуют. Бифиформ Бэби входит в группу пробиотиков 5 поколения, его назначают для лечения малышей, начиная с первых дней жизни. 
  • Нормофлорин. Биодобавка обладает выраженным терапевтическим эффектом. Входит в список эффективных пробиотиков, поскольку восстанавливает кишечную микрофлору, нарушенную вследствие воспаления органов пищеварительного тракта. Новорожденным это средство следует принимать по 0,5 ч. л., 3 раза в сутки. Детям до 6 лет Нормофлорин нужно употреблять принимать по 1 ч. л.
  • Линекс детский. Имеет форму капсул, содержит бифидо- и лактобактерии, а также вещества, которые стимулируют процесс их размножения. Средство можно принимать одновременно с антибиотиками, поскольку на фоне антибактериального лечения всегда нарушается кишечная микрофлора. Средство относится к группе пробиотиков 3 поколения. 
  • Колибактерин. Купирует активность патогенной микрофлоры, улучшает функцию органов пищеварительного тракта. Препарат не используют в педиатрической практике, когда возраст малыша не превышает полугода. Колибактерин относится к пробиотикам 1 поколения. 
  • Энтерол. Средство предназначено для приема детьми старше 1 года, содержит сахаромицеты. Имеет положительные отзывы, характеризуется терапевтической эффективностью в отношении устранения детской диареи, что объясняется уникальным составом препарата. Если возраст малыша не превышает 3 лет, Энтерол нужно принимать по 1 пакетику в сутки, на протяжении 3-5 дней. 
  • Хилак Форте. Полезный препарат, действие которого направлено на восстановление кишечной микрофлоры, улучшение состояния пищеварения. Средство выпускают в форме раствора. Приятный вишневый вкус консистенции предотвращает потенциально возможные неудобства, связанные с нежеланием малыша проходить лечение. Показания к назначению – кандидоз кишечника, сальмонеллез, отравление. Лекарство рассчитано на прием 3 раза в сутки, по 15-30 капель, если терапию проходит новорожденный, и по 20-40 капель, когда кишечную микрофлору нужно восстановить детям до 6 лет. 
  • Максилак Бэби. Синбиотик, который содержит 9 полезных пробиотических бактерий и пребиотик. Максилак Бэби можно принимать детям старше 4 месяцев. Средство имеет форму гранул, предназначенных для приготовления суспензии. Средняя продолжительность курса – 10 дней, за 1 день можно принимать не более 2 пакетиков препарата (зависит от возраста малыша). 
  • Лактобаланс. Пробиотик предназначен для приема детьми старше 3 лет. Содержит бифидо- и лактобактерии. Препарат следует принимать по 1 капсуле, продолжительность употребления средства зависит от причины, по которой назначен этот вид лечения. Особенность Лактобаланса заключается в грамотном, безопасном составе пробиотика. Он не содержит производные казеина и молока, что делает средство приемлемым для употребления в тех случаях, когда у малыша непереносимость лактозы. 
  • Бифидум БАГ. Средство предназначено для употребления детьми, начиная с первого дня жизни. Быстро устраняет кишечные колики и другие проблемы, связанные с пищеварением. Состав пробиотика – автолизат дрожжей, бифидобактерии, аминокислоты, анаэробные микроорганизмы. Бифидум БАГ можно принимать при расстройстве пищеварения, которое вызвано аллергией, поскольку препарат не содержит лактозу, казеин, синтетические добавки. Новорожденным пробиотик назначают по 2 мл в сутки для лечения, по 1 мл – для профилактики. Для детей до 6 лет оптимальная дозировка – от 2 до 10 мл. 
  • Аципол Малыш. Препарат назначают для восстановления процесса пищеварения, устранения диареи, нормализации дефекации. Дополнительное свойство – уменьшение степени выраженности симптомов пищевой аллергии у ребенка. Средство характеризуется комплексным составом, который представлен высокой концентрацией бифидо- и лактобактерий. Аципол Малыш не содержит лактозы, глютена. Препарат имеет форму раствора, разовую и суточную дозировку нужно рассчитывать по каплям. Средний терапевтический курс – 2 недели, но на этот показатель влияет возраст малыша и причина, по которой назначен прием пробиотиков. 

Конкретный пробиотик и пребиотик может назначить педиатр. Он учтет возраст ребенка, причину появления проблем с пищеварением, степень их выраженности и стадию развития, особенности состояния детского организма. Важно не прекращать терапевтический курс при первичном улучшении состояния здоровья малыша – нужно пройти полный курс лечения. 

 

Правила приема пробиотиков для детей

 

Чтобы восстановить кишечную микрофлору и достичь терапевтического эффекта, препараты с полезными бактериями и детские смеси с пробиотиками нужно принимать правильно:

  • Прием препарата не должен противоречить особенностям состояния детского организма. 
  • Пробиотики противопоказано запивать горячей водой, поскольку при высокой температуре каждый полезный микроорганизм лекарства погибает. 
  • Лечебный продукт допустимо употреблять от 1 до 6 раз, что зависит от особенностей принимаемого средства.
  • Пробиотик должен соответствовать возрасту малыша. 
  • Во время курса восстановления кишечной микрофлоры, родителям нужно контролировать стул ребенка. Это позволит оценить эффективность проводимого лечения, пользу конкретного средства. 
  • Для закрепления терапевтического эффекта, детский рацион также нужно наполнить продуктами, насыщенными пробиотиками. 
  • Когда малыш проходит курс, направленный на восстановление кишечной микрофлоры, в его рацион нельзя вводить новые продукты, в случае с питанием новорожденных – прикормы. 
  • Самые полезные пробиотики – те, которые содержат живые культуры. 

Родителям нужно понимать, что если ребенок проходит курс восстановления кишечной микрофлоры, рацион должен быть максимально легким – переедание противопоказано. 

Пробиотики и пребиотики – это уникальные препараты, которые гарантированно восстанавливают кишечную микрофлору, независимо от причины ее нарушения. Несмотря на положительные свойства этих средств, их нельзя принимать без получения назначения от специалиста. 

Эксперт БФУ рассказал о роли и месте пробиотиков в профилактике и лечении коронавируса

Формирование иммунитета человека происходит в кишечнике, именно по этой причине важно поддерживать в нем нормальную микрофлору. Когда человек неправильно питается или принимает лекарства, баланс микроорганизмов в организме нарушается. Тогда врачи назначают пробиотики. Для чего они нужны, какие виды существуют и как они работают, рассказал kantiana.ru доцент кафедры терапии медицинского института БФУ им. И. Канта, кандидат медицинских наук, врач гастроэнтеролог, терапевт высшей категории Валерий Бут-Гусаим.

— Валерий Иванович, расскажите, пожалуйста, что такое пробиотики?

— Пробиотики – это полезные бактерии, которые нормализуют работу кишечника и отвечают за реакцию иммунитета на патогенные микроорганизмы. Пробиотиковые препараты содержат различные штаммы бактерий. Большинство пробиотиков-бактерий относятся к двум родам: лактобактерии (лат. Lactobacillus) и бифидобактерии (лат. Bifidobacterium), хотя надо знать, что существует много других видов бактерий-пробиотиков.

— Что такое бифидобактерии и лактобактерии?

— Бифидобактерии — род грамположительных анаэробных бактерий, представляющих собой слегка изогнутые палочки длиной 2—5 мкм, иногда ветвящиеся на концах. Бифидобактерии составляют 80—90 % кишечной флоры детей, находящихся на грудном вскармливании. Присутствие бифидобактерий в кишечнике полезно для ребёнка, так как бифидобактерии подавляют развитие различных гнилостных и болезнетворных микроорганизмов, способствуют перевариванию углеводов. По окончании молочного вскармливания бифидофлора сменяется обычной кишечной микрофлорой, характерной для взрослых организмов. Живую культуру бифидобактерий используют для изготовления лекарственных препаратов, используемых для нормализации микрофлоры кишечника и противодиарейной терапии.

По утверждению производителей, живые бифидобактерии обладают высокой антагонистической активностью (совокупностью защитных свойств) против широкого спектра патогенных и условно-патогенных микроорганизмов кишечника (включая стафилококки, протеев, энтеропатогенную кишечную палочку, шигеллы, некоторые дрожжеподобные грибы), восстанавливают равновесие кишечной и влагалищной микрофлоры, нормализуют пищеварительную и защитную функции кишечника, активизируют обменные процессы, повышают неспецифическую резистентность организма.

Лактобактерии – это грамположительные, факультативно анаэробные или микроаэрофильные бактерии из семейства Lactobacillaceae. Микроорганизмы обладают способностью превращать лактозу и прочие углеводы в молочную кислоту. Большинство из бактерий непатогенные, принимают активное участие в процессах пищеварения в ЖКТ человека. В норме присутствуют лактобактерии в мазке из влагалища и кишечной флоре, где и составляют значительную часть микрофлоры.

Бифидо — и Лактобактерии относятся к классу бацилл, типу фирмикуты. Микроорганизмы принимают активное участие в процессах пищеварения, разложении растений, продукции молочной кислоты. Некоторые виды применяют в пищевой промышленности для производства сыров, йогуртов и кефира, при засолке овощей, брожении силоса (корм для животных). В медицине молочнокислые бактерии входят в состав лекарств-пробиотиков.

—Понятно, что есть лекарственные препараты группы пробиотиков. А расскажите пожалуйста подробнее о том, какие есть природные источники пробиотиков?

— Источниками пребиотиков являются молочные продукты, хлеб, крупы, горох, кукурузные хлопья, чеснок, бананы, репчатый лук, фасоль и некоторые другие виды продуктов. Одним из самых популярных продуктов, который обеспечивает потребление пробиотиков, является йогурт. Помимо этого, их источниками являются: большинство молочных продуктов, например, сыр, кефир, творог, пахта. Есть еще несколько примеров пробиотиков: квашеная капуста, маринованные огурцы, хлеб, вино, соевый соус.

— Если мы говорим о препаратах пробиотиков, то по какому принципу нужно их подбирать?

— Очень важно правильно подобрать оптимальный пробиотик для лечения конкретного состояния. Для подбора пробиотика можно пользоваться следующими простыми правилами:

1. При подозрении на бактериальное поражение кишечника (острое или хроническое) рекомендуется принимать комплексные препараты, содержащие лактобактерии и бифидобактерии одновременно (например, Бактериобаланс, Бифидин, Линекс и др.).
2. При подозрении на вирусное поражение кишечника (острое или хроническое) рекомендуется принимать препараты, содержащие лактобактерии (например, Лактобактерин, Наринэ, Биобактон, Примадофилус и др.).
3. При подозрении на грибковое поражение кишечника и половых органов (кандидоз кишки и влагалища) рекомендуется принимать препараты, содержащие бифидобактерии (например, Пробиформ, Биовестин, Бифидумбактерин и др.).

 При терапии дисбактериоза кишечника рекомендуется сначала пить препараты с лактобактериями, затем с бифидобактериями и только после этого с колибактериями (например, Колибактерин). Можно начинать прием сразу комплексных препаратов, одновременно содержащих бифидобактерии и лактобактерии.

— В каких еще случаях нужно вспомнить о пробиотиках?

— В настоящее время пробиотики наиболее часто назначают при лечении следующих заболеваний и состояний:

1. Инфекционная диарея, вызванная ротавирусной инфекцией, в том числе у младенцев и маленьких детей — штаммы лактобактерий видов Lactobacillus rhamnosus и Lactobacillus casei.
2. Синдром раздраженного кишечника — пробиотические штаммы молочнокислых бактерий Bifidobacterium infantis и Lactobacillus plantarum и грибки Sacchromyces boulardii, а также комбинация пробиотиков могут помочь с налаживанием дефекации.
3. Антибиотико-ассоциированная диарея — Saccharomyces boulardii могут предотвратить рецидивы наиболее опасных и наиболее часто встречающихся антибиотико-ассоциированных диарей, вызванных Clostridium difficile.
Помимо этого врач-гастроэнтеролог может назначить пробиотики при жалобах пациента на нарушение стула, колики и частые вздутие и метеоризм, ощущение тяжести в желудке.

— Есть ли противопоказания у пробиотиков?

— Противопоказания к применению пробиотиков включают в себя достаточно немного состояний, так как в целом данные препараты являются практически безвредными. Перед использованием пробиотиков необходимо учитывать срок годности и правила его хранения. Этот нюанс обязателен, так как по истечении срока любой препарат утрачивает свои целебные свойства и может привести к непредвиденным последствиям. Противопоказания к применению пробиотиков также предусматривают их применение во время беременности и малышами, так как не каждое средство разрешено в такой период времени.

Не стоит забывать об индивидуальных особенностях организма, ведь у человека может быть аллергия на некоторые компоненты пробиотика, которые входят в его состав. В результате повышается риск развития аллергической реакции, проявляющейся высыпаниями, отечностью и головокружением. Еще одной группой противопоказаний являются иммунодефицитные состояния, такие как СПИД, ВИЧ, онкологическое поражение кровеносной и лимфатической системы, что ведет к повышению вероятности инфицирования организма.

— Есть ли какие-то актуальные новости о пробиотиках в связи с коронавирусом?

— Недавние исследования состава и функций микробиома человека вызвали большой интерес к цели применения и разработки пробиотиков для предотвращения коронавирусной инфекции. Однако вопрос о свойствах пробиотических микроорганизмов, который необходимо подчеркнуть для профилактики или выбора лечения этой конкретной патологии, остается открытым. Большинство обычно используемых пробиотических бактерий представляют собой виды Lactobacillus и Bifidobacterium. Однако их пробиотические эффекты обладают специфичностью штамма, что, очевидно, влияет на их биологическую активность. Применение пробиотиков для профилактики и лечения коронавирусной инфекции может быть эффективным, что было продемонстрировано результатами некоторых исследований.

В целях укрепления иммунитета против инфекций рекомендованы к применению физиологичные пробиотики — сочетание активных культур бифидо- и пропионовокислых бактерий, т.к. указанная комбинация пробиотических микроорганизмов (Bifidobacterium longum B379M + Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii KM-186) помимо повышенной иммуномодулирующей активности обладает выраженным синергизмом (эффект взаимоусиления) в плане антибиотического и антимутагенного действия.

Пробиотики могут блокировать прикрепление вируса также посредством процесса конкуренции за определенные точки приложения. Восстановление слизистой оболочки усиливается за счет способности муцина (основного компонента секрета слизистых желез) предотвращать прикрепление вируса к эпителиальным клеткам и подавлять размножение вируса.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

механизмов иммуномодуляции и нейромодуляции кишечника

Therap Adv Gastroenterol. 2013 Янв; 6 (1): 39–51.

и

Peera Hemarajata

Отделение молекулярной вирусологии и микробиологии и отделение патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас, США

Джеймс Версалович

Отделение патологии и иммунологии Медицинского колледжа Бейлора и Техас Детская больница, 1102 Bates Street, Feigin Center 830, Houston, TX 77030, USA

Peera Hemarajata, Отдел молекулярной вирусологии и микробиологии и Отдел патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас, США;

Автор, ответственный за переписку.Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

Abstract

Недавние исследования микробиоты кишечника человека показывают, что нарушения микробных сообществ могут повышать предрасположенность к различным фенотипам болезней. Пищевые питательные вещества могут превращаться в метаболиты кишечными микробами, которые служат биологически активными молекулами, влияющими на регуляторные функции организма-хозяина. Пробиотики могут восстанавливать состав микробиома кишечника и вводить полезные функции в микробные сообщества кишечника, что приводит к улучшению или предотвращению воспаления кишечника и других фенотипов кишечных или системных заболеваний.В этом обзоре описывается, как диета и преобразование кишечного просвета кишечными микробами играют роль в формировании структуры и функции кишечных микробных сообществ. Предлагаемые механизмы пробиоза включают изменения состава и функции микробиома кишечника человека и соответствующее влияние на иммунитет и нейробиологию.

Ключевые слова: диета, микробиота кишечника, иммуномодуляция, Lactobacillus , нервная система, пробиотики

Введение

Микробиота кишечника и их влияние на здоровье человека

Концепция человеческого микробиома была впервые представлена ​​научному сообществу Джошуа Ледерберг, который определил его как «экологическое сообщество комменсальных, симбиотических и патогенных микроорганизмов, которые буквально разделяют пространство нашего тела и почти игнорируются как детерминанты здоровья и болезни» [Lederberg and McCray, 2001].С момента появления проекта «Микробиом человека» (HMP) были получены опубликованные исследования, описывающие состав микробиоты в нормальных и больных популяциях человека, а также новые методы сбора данных и сравнительного анализа данных. Одно интригующее открытие было продемонстрировано в исследовании, охарактеризовавшем фекальные микробные сообщества взрослых пар близнецов, согласных по худобе и ожирению [Turnbaugh et al. 2009]. Результаты показали, что микробиом кишечника человека у каждого человека может иметь общий идентифицируемый основной набор генов и путей, которые более консервативны, чем микробный состав.Более того, ожирение было связано с изменениями микробиоты на уровне филума и изменением репрезентативности бактериальных генов и метаболических путей. Метагеномный анализ данных выявил набор основных микробных биомаркеров ожирения, участвующих в метаболизме углеводов, липидов и аминокислот. Нарушения основных микробных функций, а не основных микробных сообществ, могут быть связаны с изменениями физиологических или болезненных состояний. Различные подходы в сравнительной метагеномике включают обширные запросы к базам данных, содержащим информацию о клеточных функциональных сетях.К таким базам данных относятся анализы Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG) и кластеров ортологичных групп (COG). Результаты этих исследований показали, что определенные генетические элементы кишечной микробиоты могут функционально дополнять гены, необходимые для основных биологических путей в кишечнике человека, которые могли отсутствовать или не полностью закодированы в геноме человека. Гены, кодирующие функции, участвующие в метаболизме полисахаридов [Gill et al. 2006], метаногенные пути удаления газообразного водорода и ферменты для детоксикации ксенобиотиков [Kurokawa et al. 2007] были идентифицированы как обогащенные функциональные генетические категории внутри кишечных микробных сообществ. Интересно, что был опубликован относительно полный каталог метагеномных генов [Qin et al. 2010] и содержал 3,3 миллиона неизбыточных микробных генов, собранных из парных считываний ДНК, выделенных из фекалий 124 человек в Европе. Самые последние данные из HMP сообщают о более чем 5,2 миллиона неизбыточных генов [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a], а совокупные оценки Международного консорциума микробиома человека (IHMC) предполагают, что было обнаружено более 8 миллионов генов микробиома человека. .Этот набор генов более чем в 300 раз больше, чем полный набор генов в геноме человека, и содержит ядро ​​из 24 повсеместно присутствующих функциональных и метаболических модулей среди всех образцов, большинство из которых состоят из различных семейств ферментов, необходимых для микробной жизни [Abubucker и другие. 2012]. Помимо метагеномов, ученые изучают паттерны экспрессии генов в микробиоме человека, чтобы понять функциональную метагеномику. Недавний метатранскриптомный анализ библиотек кДНК, приготовленных из образцов фекалий здоровых добровольцев, продемонстрировал общий образец чрезмерно представленных генов, содержащих генетические элементы, участвующие в углеводном обмене, производстве энергии и синтезе клеточных компонентов () [Gosalbes et al. 2011].

Недавний метатранскриптомический анализ определил распределение функциональных ролей фекальной микробиоты человека. Это исследование продемонстрировало распределение категорий кластеров ортологичных групп (COG) по каждому из 10 секвенированных метатранскриптомов (A, B, C, D, E, F, K, L, N и O). (По материалам Gosalbes et al. [2011].)

Кишечные микробы могут изменять экспрессию генов в слизистой оболочке кишечника млекопитающих, в конечном итоге влияя на функцию желудочно-кишечного тракта.Исследование с использованием мышей без микробов и мышей, выращенных традиционным способом, показало, что микробиота кишечника модулирует экспрессию многих генов в кишечном тракте человека или мыши, включая гены, участвующие в иммунитете, абсорбции питательных веществ, энергетическом метаболизме и функции кишечного барьера [Larsson et al. 2012]. Интересно, что больше всего изменений произошло на слизистой оболочке тонкой кишки. Присутствие пробиотиков в желудочно-кишечном тракте также может влиять на характер экспрессии генов, как продемонстрировано в недавнем исследовании на людях [Van Baarlen et al. 2010]. Здоровые добровольцы были подвергнуты лечению пробиотическими бактериями ( Lactobacillus acidophilus Lafti L10, L. casei CRL-431 и L. rhamnosus GG) и прошли эзофагогастродуоденоскопию для сбора образцов двенадцатиперстной кишки до и после 6-недельного периода вмешательства. Анализ профилей транскрипции генов человека в образцах, полученных от субъектов, получавших пробиотики, выявил изменения в транскрипционных сетях, участвующих в иммунитете и биологии слизистых оболочек.

Диета и ее влияние на микробиоту кишечника

Возможность того, что диета может влиять на микробиоту кишечника, обсуждалась в научном сообществе с 1960-х годов. Более поздние исследования были сосредоточены на использовании животных моделей и анализе кишечной микробиоты и метагеномов для изучения связи между диетой и составом и функцией микробиома кишечника. Диета человека может оказывать прямое воздействие на микробиом, что в конечном итоге приводит к изменению характера биохимических реакций в просвете кишечника.В экспериментах с использованием стерильных мышей с трансплантированной фекальной микробиотой человека животные, соблюдающие западную диету с высоким содержанием жиров и сахара, продемонстрировали быстрые изменения в структуре кишечного микробного сообщества с увеличением числа представителей типа Firmicutes и снижением численности кишечных микробов. члены филума Bacteroidetes . Метагеномный анализ выявил одновременную чрезмерную представленность генов, участвующих в транспорте углеводов. Однако микробные сообщества вернулись к своему исходному состоянию в течение 1 недели после перехода на стандартную диету [Goodman et al. 2011]. Эта гипотеза привела к предложению концепции «просветного преобразования» (). Питательные вещества, такие как витамины, аминокислоты или пищевые волокна, которые потребляются хозяином, усваиваются и превращаются в другие метаболиты кишечными микробами. Некоторые продукты этих биохимических превращений, такие как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), биогенные амины (например, гистамин) или другие метаболиты, производные от аминокислот, такие как серотонин или гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), могут быть биологически активными в состояния здоровья и болезни.Производство этих соединений также может вызывать изменения в микробном составе. Пищевые неперевариваемые углеводы могут ферментироваться в просвете кишечника, что приводит к образованию SCFAs, таких как ацетат, пропионат и бутират. Метаболически активные SCFAs, участвующие во многих биологических процессах, являются источниками метаболической энергии для эпителиальных клеток толстой кишки человека. Более того, ферментация пребиотических углеводов, таких как инулин и фруктоолигосахариды, вызывает пролиферацию полезных микробов (в основном Bifidobacterium spp.и Lactobacillus spp.) в желудочно-кишечном тракте. Было высказано предположение, что потребление богатой жирами диеты влияет на микробиоту кишечника, как продемонстрировало недавнее клиническое исследование, в котором здоровые добровольцы были подвергнуты высокожировой диете западного типа в течение 1 месяца. Уровни эндотоксина в плазме были повышены у людей, которые получали диету с высоким содержанием жиров по сравнению с изокалорийной обычной диетой, что может быть результатом нарушений в микробиоме кишечника [Pendyala et al. 2012]. Однако до сих пор неизвестно, представляют ли изменения кишечных микробных сообществ причины или следствия изменений состояния здоровья человека и различных болезненных состояний.

Преобразование просвета кишечными микробами может играть важную роль во взаимодействиях между хозяином и микробиотой. Потребляемые перорально питательные вещества могут превращаться кишечными микробами в биоактивные соединения, которые могут повлиять на здоровье хозяина и кишечную микробиоту. ГАМК, гамма-аминомасляная кислота; SCFAs, короткоцепочечные жирные кислоты.

В недавнем исследовании были проанализированы фекальные метагеномы людей из разных стран с использованием многомерного кластерного анализа и анализа главных компонентов (PCA) [Arumugam et al. 2011]. Авторам удалось сгруппировать фекальные метагеномы в три различных энтеротипа. Эти энтеротипы были идентифицированы по относительному количеству любого из трех доминантных родов: Bacteroides (энтеротип 1), Prevotella (энтеротип 2) и Ruminococcus (энтеротип 3).Интересно, что эти энтеротипы оказались независимыми от национальности, пола, возраста или индекса массы тела (ИМТ). Однако результаты недавнего исследования [Wu et al. 2011] предположили, что энтеротипы могут быть тесно связаны с длительным составом рациона. Bacteroides, обогащенный энтеротипом , был тесно связан с потреблением животных белков и насыщенных жиров, тогда как обогащенный энтеротипом 2 Prevotella был связан с диетой на основе углеводов, состоящей из простых сахаров и клетчатки.Хотя неизвестно, могут ли энтеротипы быть связаны с предрасположенностью к определенным болезненным состояниям, эти данные свидетельствуют о том, что долгосрочные режимы питания могут влиять на статус энтеротипа, взаимосвязь между питанием и микробиомом и патофизиологию у восприимчивых к заболеванию лиц. В качестве альтернативы, энтеротипы могут не быть дискретными и могут представлять энтероградиенты с различиями в относительной численности разных таксонов между особями.

Определение «здорового» кишечного микробиома

Недавно появились данные о составе и функции здорового кишечного микробиома.Образцы стула от 242 здоровых молодых людей были проанализированы с использованием пиросеквенирования гена 16S рРНК и полного метагеномного секвенирования для оценки состава и функции микробиома, соответственно [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a, 2012b]. Биологическое разнообразие и богатство дистального отдела кишечника легко превзошли относительное богатство микробиомов с точки зрения микробных таксонов и генов на других участках тела, таких как кожа человека или полость рта. Преобладающие таксоны различались на разных участках тела, и, как и ожидалось, типы Bacteroidetes и Firmicutes представляли преобладающие типы в кишечнике человека.Относительное преобладание родов и видов бактерий варьировало. Например, Bacteroides fragilis присутствовал в количестве не менее 0,1% считываний последовательностей в 16% образцов от разных индивидуумов. Более того, распространенность B. thetaiotaomicron была выше при количествах не менее 0,1% считываний последовательностей у 46% людей. Оба вида Bacteroides являются известными комменсальными кишечными таксонами, которые были культивированы и изучены в лаборатории на предмет их иммуномодулирующих и метаболических свойств.

В отличие от микробного состава, данные полногеномной метагеномики продемонстрировали относительно равномерное распределение и преобладание метаболических путей между участками тела и отдельными людьми [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a]. Преобладающие метаболические модули, такие как центральный метаболизм углеводов, представляют собой основные функциональные категории в дистальном отделе кишечника, а также в других участках тела. Однако 86% идентифицированных семейств генов из метагеномов кишечника еще не были функционально охарактеризованы или картированы для полных путей [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a].

Модификация кишечной микробиоты путем применения пробиотиков

Пробиотики

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций и Всемирной организации здравоохранения, пробиотики определяются как «живые микроорганизмы, которые при введении в достаточных количествах способствуют здоровью. выгоды для хозяина »[Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций et al. 2006]. Нобелевский лауреат Эли Мечников представил научному сообществу концепцию пробиотиков.Он опубликовал основополагающий отчет, связывающий долголетие болгар с потреблением кисломолочных продуктов, содержащих жизнеспособных лактобацилл [Мечников и Митчелл, 1907]. Это наблюдение предполагает, что определенные микробы при попадании внутрь могут быть полезны для здоровья человека. С тех пор пробиотики широко продавались и потреблялись, в основном в виде пищевых добавок или функциональных продуктов. Механизмы пробиоза включают манипулирование кишечными микробными сообществами, подавление патогенов, иммуномодуляцию, стимуляцию пролиферации и дифференцировки эпителиальных клеток и укрепление кишечного барьера () [Thomas and Versalovic, 2010].

Пробиотические механизмы в желудочно-кишечном тракте человека. Пробиотики могут манипулировать микробными сообществами кишечника и подавлять рост патогенов, индуцируя выработку хозяином β-дефенсина и IgA. Пробиотики могут укреплять кишечный барьер, поддерживая плотные контакты и индуцируя выработку муцина. Опосредованная пробиотиками иммуномодуляция может происходить посредством секреции цитокинов через сигнальные пути, такие как NFκB и MAPK, которые также могут влиять на пролиферацию и дифференцировку иммунных клеток (таких как Т-клетки) или эпителиальных клеток.Подвижность кишечника и ноцицепцию можно регулировать посредством регуляции экспрессии болевых рецепторов и секреции нейромедиаторов. APRIL, лиганд, индуцирующий пролиферацию; hsp, белок теплового шока; IEC, эпителиальная клетка кишечника; Ig, иммуноглобулин; MAPK, митоген-активированная протеинкиназа; NFκB, ядерный фактор-каппаB; pIgR, полимерный рецептор иммуноглобулина; STAT, преобразователь сигнала и активатор транскрипции; Treg, Т-регуляторная клетка. (Воспроизведено с разрешения Thomas and Versalovic [2010].)

Дисбиоз и болезни человека

Кишечный микробиом играет важную роль в функционировании и целостности желудочно-кишечного тракта, поддержании иммунного гомеостаза и энергетическом обмене хозяина [Pflughoeft and Versalovic, 2012]. Нарушения в составе микробных сообществ, также известные как дисбиоз, могут привести к нарушению взаимодействия между микробами и их хозяином. Эти изменения в составе и функциях микробиома могут способствовать восприимчивости к болезням [Frank et al. 2011]. Несколько исследований продемонстрировали связь между дисбактериозом кишечника и хроническим воспалением средней степени тяжести [Cani and Delzenne, 2009] и метаболическими нарушениями [Jumpertz et al. 2011], что в конечном итоге приводит к метаболическому синдрому, ожирению и диабету [Claus et al. 2008; Ларсен и др. 2010; Pflughoeft, Versalovic, 2012]. Изменения в составе кишечного микробиома были связаны с инфекциями желудочно-кишечного тракта, воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК) и синдромом раздраженного кишечника (СРК) [Pflughoeft and Versalovic, 2012; Saulnier et al. 2011]. В настоящее время изучаются методы лечения для управления и восстановления баланса богатства и разнообразия кишечного микробиома [Sonnenburg and Fischbach, 2012]. Пробиотики могут вводить полезные функции в желудочно-кишечный тракт или повышать функциональность существующих микробных сообществ. Пробиотики также могут влиять на состав и функцию микробных сообществ за счет конкуренции за питательные вещества, производства субстратов или ингибиторов роста и модуляции кишечного иммунитета [O’Toole and Cooney, 2008].Эта концепция подтверждается результатами рандомизированных контролируемых клинических испытаний, показывающих преимущества пробиотиков при лечении желудочно-кишечных заболеваний (подробно рассмотрено Preidis, Thomas и Versalovic [Preidis and Versalovic, 2009; Thomas and Versalovic, 2010]).

Как пробиотики изменяют микробиоту кишечника?

Предлагаемые механизмы пробиоза включают влияние на состав и функцию кишечного микробиома. Пробиотики продуцируют противомикробные агенты или метаболические соединения, подавляющие рост других микроорганизмов [Spinler et al. 2008; O’Shea et al. 2011], или конкурировать за рецепторы и сайты связывания с другими кишечными микробами на слизистой оболочке кишечника [Collado et al. 2007]. Пробиотик Штаммы Lactobacillus усиливают целостность кишечного барьера, что может привести к поддержанию иммунной толерантности, снижению транслокации бактерий через слизистую кишечника и фенотипам заболеваний, таких как желудочно-кишечные инфекции, СРК и ВЗК [Lee and Bak, 2011]. Более того, пробиотики могут модулировать иммунитет кишечника и изменять реакцию кишечного эпителия и иммунных клеток на микробы в просвете кишечника [Thomas and Versalovic, 2010; Bron et al. 2011]. Влияние пробиотиков на состав, разнообразие и функцию микробиоты кишечника изучается с использованием различных инструментов и методов, начиная от целевых, зависимых от культуры методов и заканчивая метагеномным секвенированием. Однако не так много исследований продемонстрировали ассоциации измененной микробиоты после лечения пробиотиками. Клиническое исследование продемонстрировало уменьшение боли и метеоризма у пациентов с СРК, получавших 4-недельное лечение напитком из шиповника, содержащим 5 × 10 7 колониеобразующих единиц (КОЕ) / мл л.plantarum DSM 9843 в сутки [Nobaek et al. 2000]. Это улучшение клинических симптомов было связано с присутствием L. plantarum в ректальных биоптатах пациентов, а также с уменьшением количества энтерококков в образцах фекалий. Более недавнее исследование, посвященное пациентам с СРК с преобладанием диареи (СРК-Д), показало облегчение симптомов у пациентов, получавших пробиотическую смесь L. acidophilus, L. plantarum, L. rhamnosus, Bifidobacterium breve, B. lactis, B.longum и Streptococcus thermophilus . Интересно, что анализ фекальной микробиоты этих пациентов с использованием денатурирующего градиентного гель-электрофореза (DGGE) показал, что сходство микробного состава было более сходным у пациентов, получавших пробиотики, чем у пациентов в группе плацебо. Это наблюдение свидетельствует о том, что состав микробного сообщества был более стабильным в период лечения пробиотиками [Ki Cha et al. 2011].

Последние технологические инновации в секвенировании ДНК и достижения в области биоинформатики предоставили ученым инструменты для изучения исследовательских вопросов, связанных с микробиомом человека и того, как методы лечения влияют на изменения в глобальном составе и функциях микробных сообществ.Недавнее исследование [Cox et al. 2010] с использованием высокопроизводительного, независимого от посева метода анализа фекальной микробиоты 6-месячных младенцев, получавших ежедневные добавки L. rhamnosus (LGG). Результаты показали обилие LGG и повышенный индекс равномерности фекальной микробиоты этих младенцев, что свидетельствует об экологической стабильности. Способность пробиотиков вызывать изменения в микробных сообществах кишечника была продемонстрирована недавним исследованием, в котором изучались эффекты L.reuteri о составе микробного сообщества на модели новорожденных мышей с использованием метагеномного секвенирования 16S рРНК. Результаты этого исследования продемонстрировали временное повышение равномерности сообщества и разнообразия микробиома дистального отдела кишечника у животных, получавших L. reuteri , по сравнению с таковым у животных, получавших носитель [Preidis et al. 2012]. Было показано, что разнообразие микробных сообществ связано с повышенной экологической стабильностью [Eisenhauer et al. 2012]. Утрата видов в сообществе, хотя и не видимая сразу, может привести к снижению экологической устойчивости после пертурбации, связанной со стрессом [Peterson et al. 1998]. Интересно, что снижение микробного разнообразия было связано с такими заболеваниями, как болезнь Крона [Manichanh et al. 2006] и экзема в раннем возрасте [Forno et al. 2008]. Пробиотики могут вызывать изменения в микробиоте кишечника и стабилизировать микробные сообщества. Однако необходимы дальнейшие исследования на людях, чтобы оценить, могут ли пробиотики оказывать такое же влияние на микробиом кишечника человека и связаны ли изменения с клиническими преимуществами для хозяина.

Помимо прямого воздействия на состав кишечной микробиоты, пробиотики могут также модулировать глобальную метаболическую функцию кишечных микробиомов. Кисломолочные продукты, содержащие несколько пробиотиков, не изменяли состав кишечных бактериальных сообществ у гнотобиотических мышей и монозиготных близнецов [McNulty et al. 2011]. Однако метатранскриптомический анализ кала животных, получавших пробиотики, продемонстрировал значительные изменения в экспрессии микробных ферментов, особенно ферментов, участвующих в углеводном обмене.Более того, масс-спектрометрический анализ метаболитов в моче выявил измененное содержание некоторых углеводных метаболитов. Эти наблюдения показали, что пробиотики могут влиять на глобальную метаболическую функцию кишечного микробиома.

Пробиотики и кишечная иммуномодуляция

Дисбиоз может быть связан с несколькими заболеваниями человека, включая ВЗК, инфекции и колоректальный рак [Karin et al. 2006; Артис, 2008]. Некоторые пробиотики модулируют иммунную систему кишечника путем производства секретируемых факторов и метаболитов, которые влияют на рост и функцию кишечных эпителиальных и иммунных клеток () [Preidis and Versalovic, 2009].

Механизмы иммуномодуляции полезными микробами. Пробиотики могут модулировать иммунную систему кишечника через процесс преобразования просвета. Бактерии производят секретируемые растворимые факторы и метаболиты, такие как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA) и витамины, используя субстраты из рациона. Эти биоактивные соединения влияют на функцию кишечного эпителия и иммунных клеток слизистой оболочки, что приводит к выработке цитокинов и связанных с ними факторов, таких как лиганд, индуцирующий пролиферацию (APRIL) и фактор активации B-клеток (BAFF).(По материалам Preidis and Versalovic [2009].)

Грамположительная бактерия L. reuteri — гетероферментативный симбионт, характерный для желудочно-кишечного тракта многих млекопитающих, включая людей, свиней, мышей и крыс [Walter and Ley, 2011] . L. reuteri регулирует иммунную систему кишечника с помощью нескольких различных механизмов [Lin et al. 2008]. Несколько исследований in vitro и выяснили молекулярные механизмы, лежащие в основе его способности модулировать иммунную систему.Интересно, что эти активности, по-видимому, зависят от штамма [Pena et al. 2004; Лю и др. 2010] и влияют как на врожденный, так и на адаптивный иммунитет.

Многочисленные исследования продемонстрировали способность L. reuteri регулировать выработку цитокинов иммунными клетками человека. Убитый нагреванием L. reuteri 100-23 индуцировал продукцию противовоспалительного цитокина интерлейкина (IL) -10 дендритными клетками костного мозга (BMDC) [Livingston et al. 2009]. Когда эти клетки обрабатывали L. reuteri 100-23 и инкубировали с Т-клетками селезенки трансгенных мышей, трансгенных по рецептору Т-клеток овальбумина, продукция IL-2 снижалась, а продукция трансформирующего фактора роста-β (TGF-β) увеличивалась по сравнению с с этим из необработанных клеток. Более того, мыши , не содержащие Lactobacillus , колонизированные L. reuteri 100-23, содержали больше FoxP3-положительных клеток в селезенке и мезентериальных лимфатических узлах, чем у контрольных мышей. Эти результаты свидетельствуют о том, что помимо индукции кишечных иммунных ответов, L.reuteri 100-23 также регулирует развитие и рекрутирование регуляторных Т-клеток в эпителий желудочно-кишечного тракта. L. reuteri может модулировать воспаление желудочно-кишечного тракта путем регулирования рекрутирования различных иммунных клеток, как ранее было показано на гнотобиотических моделях ротавирусной инфекции у новорожденных свиней. У поросят, предварительно колонизированных человеческим организмом L. reuteri ATCC 23272 и L. acidophilus NCFM, привлечение моноцитов и макрофагов в кишечник и селезенку было значительно снижено по сравнению с контрольными животными.Этот результат позволяет предположить, что колонизация специфическими бактериями может улучшить рекрутирование провоспалительных иммунных клеток, вызванных ротавирусной инфекцией, в кишечные и системные лимфоидные ткани [Zhang et al. 2008].

Растворимые факторы из L. reuteri ингибировали продукцию провоспалительных цитокинов и сигнальных иммунных клеток [Thomas et al. 2012]. Бесклеточные культуральные супернатанты мышиного происхождения L. reuteri 6798 ингибировали выработку фактора некроза опухоли (TNF) активированным липополисахаридом (LPS) [Pena et al. 2004] и Helicobacter hepaticus [Pena et al. 2005] макрофаги мыши. Более того, кондиционированная среда из человеческого происхождения L. reuteri ATCC PTA 6475 продемонстрировала способность штаммов подавлять продукцию TNF активированными человеческими моноцитоидными клетками (THP-1) и первичными моноцитарными макрофагами, выделенными из периферической крови пациентов с болезнью Крона. болезнь. Транскрипционная регуляция экспрессии TNF с помощью L. reuteri происходит посредством ингибирования передачи сигналов c-Jun-зависимого активаторного белка 1 (AP-1) [Lin et al. 2008]. Более того, L. reuteri была способна образовывать биопленки, а продукция TNF подавлялась в миелоидных клетках человека, когда клетки THP-1 обрабатывали супернатантами культуры, полученными из биопленок L. reuteri PTA 6475 [Jones and Versalovic, 2009] .

Сравнительная транскриптомика идентифицировала несколько генов, которые могут генерировать растворимые иммуномодулирующие факторы [Saulnier et al. 2011]. Ген гистидиндекарбоксилазы ( hdcA ) является одним из таких генов, который кодирует фермент, превращающий L-гистидин в гистамин.Интересно, что недавно опубликованное исследование нашей лаборатории выявило гистамин как потенциальный иммуномодулирующий фактор, продуцируемый L. reuteri ATCC PTA 6475. L. reuteri -производный гистамин подавлял продукцию TNF клетками THP-1 посредством стимуляции H 2 рецептора гистамина, что в конечном итоге приводит к подавлению продукции TNF за счет регуляции транскрипции [Thomas et al. 2012]. Дальнейшая характеристика других генов-кандидатов и их потенциальной роли в иммуномодуляции продолжается.

Эффект in vivo L. reuteri на кишечную иммунную систему человека был продемонстрирован в одном исследовании, сообщающем о способности L. reuteri ATCC 55730 колонизировать желудочно-кишечный тракт здоровых добровольцев и пациентов с илеостомией [Valeur et al. 2004]. После добавления L. reuteri в эпителии подвздошной кишки значительно увеличилось количество В-лимфоцитов двенадцатиперстной кишки и CD4-положительных Т-лимфоцитов, что свидетельствует о том, что пробиотики стимулировали адаптивную иммунную систему человека.

Пробиотики и нейроиммунология кишечника

Желудочно-кишечный тракт человека содержит большую и сложную нейронную сеть, называемую кишечной нервной системой, основной задачей которой является регулирование физиологических функций кишечника и регулирование связи между кишечником и центральной нервной системой, как в восходящем (от кишечника к мозгу) и нисходящем (от мозга к кишечнику) направлениях [Sharma et al. 2009]. Эта коммуникационная система называется осью кишечник-мозг, которая состоит из сложных петель неврологических рефлексов [Mayer, 2011].Ось кишечник – мозг регулирует координацию между мозгом, кишечным трактом, эндокринной и иммунной системами, участвующими в поддержании функции кишечника () [Bienenstock and Collins, 2010]. Нарушения или нарушения в оси кишечник – мозг были связаны с психиатрическими симптомами, такими как тревожность и функциональные желудочно-кишечные расстройства, такие как СРК [Neufeld and Foster, 2009].

Предлагаемые взаимодействия между микробиотой кишечника, кишечным трактом, центральной и периферической нервной системами и иммунной системой.Кишечные микробы могут напрямую взаимодействовать с эпителиальными клетками кишечника или иммунными клетками, либо они могут продуцировать биоактивные соединения и нейротрансмиттеры для модуляции иммунитета или оси кишечник-мозг. Эти запутанные и сложные взаимодействия приводят к передаче сигналов в центральную нервную систему. CRH, кортикотропин-рилизинг-гормон; АКТГ, адренокортикотропный гормон; IDO, индоламинпиррол-2,3-диоксигеназа. (Воспроизведено с разрешения Bienenstock and Collins [2010].)

Исследования микробиома человека и разработка технологий секвенирования следующего поколения открыли перед учеными новые возможности для изучения состава и функций микробиома человека и его связи с неврологическими заболеваниями. расстройства.Печеночная энцефалопатия, состояние, обычно обнаруживаемое у пациентов с циррозом и печеночной недостаточностью и характеризующееся изменениями когнитивных функций, было связано с изменениями микробиоты кишечника и воспалением при дисфункции кишечного барьера [Bajaj et al. 2011]. Недавние научные исследования пролили свет на сложные взаимоотношения между кишечной микробиотой и осью кишечник-мозг. Кишечные микробы могут связываться с осью кишечник – мозг посредством выработки нейроактивных и нейроэндокринных молекул, таких как серотонин, ГАМК, гистамин, норадреналин и адреналин [Forsythe et al. 2009; Bienenstock et al. 2010]. Метаболомное исследование с использованием стерильных мышей продемонстрировало в 2,8 раза более высокое количество серотонина в сыворотке у обычных мышей по сравнению с уровнем у стерильных мышей, хотя прямые доказательства не продемонстрировали продукцию серотонина кишечными бактериями [Wikoff et al. 2009]. Однако другие кишечные микробы, такие как Lactobacilli , могут превращать глутамат в ГАМК [Higuchi et al. 1997; Ли и Цао, 2010; Su et al. 2011], который действует как тормозящий нейротрансмиттер в центральной нервной системе и может играть роль в подавлении боли. Введение L. rhamnosus JB-1 мышам привело к изменению структуры рецепторов ГАМК в головном мозге, снижению уровня кортикостерона, вызванного стрессом, и снижению поведения, связанного с тревогой и депрессией, — все это отсутствовало у Lactobacillus — обработанных ваготомированных животных [Bravo et al. 2011]. Ингибирующее действие кишечных бактерий на висцеральную боль, возникающую в желудочно-кишечном тракте, было продемонстрировано на модели колоректального растяжения на крысах Sprague-Dawley.Обработка L. rhamnosus ATCC 23272 в течение 9 дней подряд приводила к подавлению восприятия боли у животных при растяжении толстой кишки [Kamiya et al. 2006].

Было высказано предположение, что помимо воздействия на поведение и восприятие боли, взаимодействия между кишечными микробами и кишечной нервной системой модулируют иммунологические реакции в кишечнике и вне кишечника. Кишечные микробы способствуют иммунному гомеостазу и развитию (подробный обзор Jarchum и Pamer [Jarchum and Pamer, 2011]).Интересно, что кишечные микробы могут способствовать развитию нейроиммунологических нарушений [Ochoa-Reparaz et al. 2011]. Исследования на мышиной экспериментальной модели аутоиммунного энцефаломиелита (EAE) продемонстрировали роль кишечной микробиоты как триггера аутоиммунитета, управляемого миелин-специфическими CD4 + Т-клетками [Berer et al. 2011]. Лечение антибиотиками [Yokote et al. 2008; Очоа-Репараз и др. 2009] или пробиотики, такие как L.paracasei DSM 13434 и L. plantarum DSM 15312 [Lavasani et al. 2010] привело к облегчению клинических симптомов ЕАЭ и воспаления за счет подавления выработки ИЛ-17 и накопления регуляторных Т-клеток во вторичных лимфоидных органах. Эти наблюдения показали, что пробиотики могут приводить к изменениям в составе кишечного микробиома и благоприятным исходам у пациентов, страдающих аутоиммунными заболеваниями.

Заключение и направления на будущее

Недавние открытия в структуре и функциях микробиома показали, что диета может иметь прямое влияние на кишечную микробиоту и состояние здоровья человека или животных, а нарушение взаимоотношений между микробом и человеком может приводить к различным болезненным состояниям , включая хроническое воспаление, аутоиммунные и неврологические расстройства.

Пробиотики были предложены в качестве профилактических и терапевтических мер для восстановления здорового состава и функции микробиома кишечника. Однако данные исследований микробиома человека могут привести к идентификации новых местных видов микробов и инструментов, которые положительно влияют на изменения в микробных сообществах кишечника. Хорошо спланированные эксперименты на соответствующих экспериментальных моделях ( in vitro, или in vivo, ) могут дать представление о биологии и возможных манипуляциях с микробиомом человека-хозяина.Метагеномика, метатранскриптомика и метабономика могут быть использованы для глобального изучения взаимодействия между пробиотиками, кишечными микробами и желудочно-кишечным трактом млекопитающих. Новые типы пробиотиков или лекарственных соединений, полученные из микробиома, могут быть использованы в качестве будущих стратегий для укрепления здоровья, предотвращения болезней и лечения различных расстройств.

Информация для авторов

Пира Хемараджата, Департамент молекулярной вирусологии и микробиологии и Департамент патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас, США.

Джеймс Версалович, отделение патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора и детская больница Техаса, 1102 Бейтс-стрит, Центр Фейгина 830, Хьюстон, Техас 77030, США.

Ссылки

  • Абубукер С., Сегата Н., Голл Дж., Шуберт А., Изард Дж., Кантарель Б. и др. (2012) Метаболическая реконструкция метагеномных данных и ее применение к микробиому человека. PLoS Comput Biol
    8: e1002358. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Артис Д.(2008) Распознавание комменсальных бактерий эпителиальными клетками и поддержание иммунного гомеостаза в кишечнике. Нат Рев Иммунол
    8: 411–420 [PubMed] [Google Scholar]
  • Arumugam M., Raes J., Pelletier E., Le Paslier D., Yamada T., Mende D., et al. (2011) Энтеротипы микробиома кишечника человека. Природа
    473: 174–180 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Bajaj J., Ridlon J., Hylemon P., Thacker L., Heuman D., Smith S., et al. (2011) Связь микробиома кишечника с познанием при печеночной энцефалопатии.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol
    302: G168 – G175 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Berer K., Mues M., Koutrolos M., Rasbi Z., Boziki M., Johner C., et al. (2011) Комменсальная микробиота и миелиновый аутоантиген взаимодействуют, чтобы вызвать аутоиммунную демиелинизацию. Природа
    479: 538–541 [PubMed] [Google Scholar]
  • Биненшток Дж., Коллинз С. (2010) 99-я Далемская конференция по инфекциям, воспалениям и хроническим воспалительным заболеваниям: психонейроиммунология и кишечная микробиота: клинические наблюдения и основные механизмы.Клин Эксп Иммунол
    160: 85–91 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Биненшток Дж., Форсайт П., Карими К., Кунце В. (2010) Нейроиммунные аспекты приема пищи. Intl Dairy J
    20: 253–258 [Google Scholar]
  • Браво Дж., Форсайт П., Чу М., Эскараваж Э., Савиньяк Х., Динан Т. и др. (2011) Проглатывание штамма Lactobacillus регулирует эмоциональное поведение и экспрессию центрального рецептора ГАМК у мыши через блуждающий нерв. Proc Natl Acad Sci U S A
    108: 16050–16055 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Брон П., Ван Баарлен П., Клеребезем М. (2011) Новые молекулярные знания о взаимодействии между пробиотиками и слизистой оболочкой кишечника хозяина. Нат Рев Микробиол
    10: 66–78 [PubMed] [Google Scholar]
  • Кани П., Дельзенн Н. (2009) Взаимодействие между ожирением и связанными с ним метаболическими нарушениями: новое понимание микробиоты кишечника. Curr Opin Pharmacol
    9: 737–743 [PubMed] [Google Scholar]
  • Клаус С., Цанг Т., Ван Й., Клоарек О., Скорди Э., Мартин Ф. и др. (2008) Системные многокомпонентные эффекты кишечного микробиома на метаболические фенотипы мышей.Мол Сист Биол
    4: 219. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Колладо М., Мерилуото Дж., Салминен С. (2007) Роль коммерческих пробиотических штаммов против адгезии патогенов человека к кишечной слизи. Lett Appl Microbiol
    45: 454–460 [PubMed] [Google Scholar]
  • Кокс М., Хуанг Ю., Фуджимура К., Лю Дж., Маккин М., Боуши Х. и др. (2010) Изобилие Lactobacillus casei связано с глубокими сдвигами в микробиоме кишечника младенца. PLoS One
    5: e8745. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Эйзенхауэр Н., Scheu S., Jousset A. (2012) Бактериальное разнообразие стабилизирует продуктивность сообщества. PLoS One
    7: e34517. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Всемирная организация здравоохранения, Совместная консультация экспертов ФАО / ВОЗ по оценке здоровья и питательных свойств пробиотиков в пищевых продуктах, включая сухое молоко с живыми молочнокислыми бактериями, и Совместная рабочая группа ФАО / ВОЗ по разработке руководящих принципов для Оценка пробиотиков в пищевых продуктах (2006 г.) Пробиотики в пищевых продуктах: полезные и питательные свойства и руководящие принципы оценки.В отчете Совместной консультации экспертов ФАО / ВОЗ по оценке здоровья и питательных свойств пробиотиков в пищевых продуктах, включая сухое молоко с живыми молочнокислыми бактериями , Кордова, Аргентина, 1–4 октября 2001 г. [и] Отчет Объединенного ФАО / Рабочая группа ВОЗ по разработке руководящих принципов оценки пробиотиков в пищевых продуктах , Лондон, Онтарио, Канада, 30 апреля – 1 мая 2002 г.
    Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Всемирная организация здравоохранения [Google Scholar]
  • Форно Э., Ондердонк А., Маккракен Дж., Литонжуа А., Ласки Д., Делани М. и др. (2008) Разнообразие кишечной микробиоты и экземы в молодом возрасте. Клин Мол Аллергия
    6:11 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Форсайт П., Судо Н., Динан Т., Тейлор В., Биненсток Дж. (2009) Настроение и внутренние ощущения. Иммунное поведение мозга
    24: 9–16 [PubMed] [Google Scholar]
  • Франк Д., Чжу В., Сартор Р., Ли Э. (2011) Изучение биологического и клинического значения дисбиоза человека. Тенденции Microbiol
    19: 427–434 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Гилл С., Поп М., Дебой Р., Экбург П., Тернбо П., Сэмюэл Б. и др. (2006) Метагеномный анализ микробиома дистального отдела кишечника человека. Наука
    312: 1355–1359 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Гудман А., Каллстром Г., Фейт Дж., Рейес А., Мур А., Дантас Г. и др. (2011) Обширные персональные коллекции культур микробиоты кишечника человека, охарактеризованные и обработанные на мышах-гнотобиотах. Proc Natl Acad Sci U S A
    108: 6252–6257 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Госальбес М., Дурбан А., Пиньятелли М., Абеллан Дж., Хименес-Эрнандес Н., Перес-Кобас А. и др. (2011) Метатранскриптомический подход к анализу функциональной микробиоты кишечника человека. PLoS One
    6: e17447. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Хигучи Т., Хаяси Х., Абе К. (1997) Обмен глутамата и гамма-амиобутирата в штамме Lactobacillus . J Бактериол
    179: 3362–3364 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Jarchum I., Pamer E. (2011) Регулирование врожденного и адаптивного иммунитета комменсальной микробиотой.Курр Опин Иммунол
    23: 353–360 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Джонс С., Версалович Дж. (2009) Пробиотик Биопленки Lactobacillus reuteri производят антимикробные и противовоспалительные факторы. BMC Microbiol
    9: 35. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Джумперц Р., Ле Д., Тернбо П., Тринидад К., Богардус К., Гордон Дж. И др. (2011) Исследования энергетического баланса показывают связь между кишечными микробами, калорийностью и усвоением питательных веществ у людей.Am J Clin Nutr
    94: 58–65 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Камия Т., Ван Л., Форсайт П., Гёттше Г., Мао Ю., Ван Ю. и др. (2006) Подавляющее действие Lactobacillus reuteri на висцеральную боль, вызванную растяжением толстой кишки у крыс Sprague-Dawley. Кишечник
    55: 191–196 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Карин М., Лоуренс Т., Низет В. (2006) Врожденный иммунитет пошел наперекосяк: связь микробных инфекций с хроническим воспалением и раком.Клетка
    124: 823–835 [PubMed] [Google Scholar]
  • Ки Ча Б., Мун Чжун С., Хван Чой С., Сон И., Вун Ли Х., Джун Ким Х. и др. (2011) Влияние смеси многовидовых пробиотиков на симптомы и фекальную микробиоту при синдроме раздраженного кишечника с преобладанием диареи: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование. Дж Клин Гастроэнтерол
    46: 220–227 [PubMed] [Google Scholar]
  • Курокава К., Ито Т., Кувахара Т., Осима К., Тох Х., Тойода А. и др. (2007) Сравнительная метагеномика выявила обычно обогащенные наборы генов в микробиомах кишечника человека.ДНК Res
    14: 169–181 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ларсен Н., Фогенсен Ф., Ван Ден Берг Ф., Нильсен Д., Андреасен А., Педерсен Б. и др. (2010) Микробиота кишечника взрослых людей с диабетом 2 типа отличается от взрослых людей, не страдающих диабетом. PLoS ONE
    5: e9085. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ларссон Э., Тремароли В., Ли Ю., Корен О., Нукау И., Фрикер А. и др. (2012) Анализ микробной регуляции экспрессии генов хозяина по длине кишечника и регуляции микробной экологии кишечника с помощью Myd88.Gut, 61: 1124–1131 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Лавасани С., Джамбазов Б., Нури М., Фак Ф., Буске С., Молин Г. и др. (2010) Новая смесь пробиотиков оказывает терапевтический эффект на экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит, опосредованный регуляторными Т-клетками, продуцирующими IL-10. PLoS One
    5: e9009. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ледерберг Дж., МакКрей А. (2001) Омикс «Ome sweet»: генеалогическая сокровищница слов. Ученый
    15: 8 [Google Scholar]
  • Ли Б., Бак Ю. (2011) Синдром раздраженного кишечника, кишечная микробиота и пробиотики. J Нейрогастроэнтерол Мотил
    17: 252–266 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ли Х., Цао Ю. (2010) Фабрики молочнокислых бактериальных клеток для гамма-аминомасляной кислоты. Аминокислоты
    39: 1107–1116 [PubMed] [Google Scholar]
  • Lin Y., Thibodeaux C., Pena J., Ferry G., Versalovic J. (2008) Пробиотик Lactobacillus reuteri подавляет провоспалительные цитокины через c-Jun. Воспаление кишечника
    14: 1068–1083 [PubMed] [Google Scholar]
  • Лю Ю., Фатери Н., Мангалат Н., Роадс Дж. (2010) Человеческий пробиотик Штаммы Lactobacillus reuteri по-разному уменьшают воспаление кишечника. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol
    299: G1087 – G1096 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ливингстон М., Лоуч Д., Уилсон М., Таннок Г., Бэрд М. (2009) Комменсальный кишечник Lactobacillus reuteri 100–23 стимулирует иммунорегуляторный ответ. Иммунол Клетка Биол
    88: 99–102 [PubMed] [Google Scholar]
  • Маничан К., Rigottier-Gois L., Bonnaud E., Gloux K., Pelletier E., Frangeul L. и др. (2006) Уменьшение разнообразия фекальной микробиоты при болезни Крона, выявленное с помощью метагеномного подхода. Кишечник
    55: 205–211 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Майер Э. (2011) Внутренние чувства: зарождающаяся биология кишечно-мозговой коммуникации. Nat Rev Neurosci
    12: 453–466 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • МакНалти Н., Яцуненко Т., Сяо А., Фейт Дж., Муэгге Б., Гудман А. и др. (2011) Влияние консорциума штаммов ферментированного молока на микробиом кишечника гнотобиотических мышей и монозиготных близнецов.Sci Transl Med
    3: 106 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Мечников Э., Митчелл П. (1907) Продление жизни: оптимистические исследования. Лондон: В. Хайнеманн; / Нью-Йорк: Г. Сыновья Патнэма [Google Scholar]
  • Нойфельд К., Фостер Дж. (2009) Влияние кишечной микробиоты на мозг: значение для психиатрии. J Psychiatry Neurosci
    34: 230–231 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Нобаек С., Йоханссон М., Молин Г., Арне С., Джеппссон Б. (2000) Изменение микрофлоры кишечника связано со снижением вздутия живота и боли у пациентов с синдромом раздраженного кишечника.Am J Gastroenterol
    95: 1231–1238 [PubMed] [Google Scholar]
  • О’Ши Э., Коттер П., Стэнтон К., Росс Р., Хилл С. (2011) Производство биоактивных веществ кишечными бактериями как основа для объяснения пробиотических механизмов: бактериоцинов и конъюгированной линолевой кислоты. Пищевой микробиол Int J
    152: 189–205 [PubMed] [Google Scholar]
  • О’Тул П., Куни Дж. (2008) Пробиотические бактерии влияют на состав и функцию кишечной микробиоты. Междисциплинарная перспектива Infect Dis
    2008: 175–285 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Очоа-Репараз Дж., Милькарц Д., Бегум-Хак С., Каспер Л. (2011) Кишечник, насекомые и мозг: роль комменсальных бактерий в контроле заболеваний центральной нервной системы. Энн Нейрол
    69: 240–247 [PubMed] [Google Scholar]
  • Очоа-Репараз Дж., Милькарц Д., Дитрио Л., Берроуз А., Фуро Д., Хак-Бегум С. и др. (2009) Роль комменсальной микрофлоры кишечника в развитии экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита. J Immunol
    183: 6041–6050 [PubMed] [Google Scholar]
  • Пена Дж., Ли С., Уилсон П., Тибодо С., Szary A., Versalovic J. (2004) Генотипические и фенотипические исследования кишечных Lactobacilli мышей: видовые различия у мышей с колитом и без него. Appl Environ Microbiol
    70: 558–568 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Пена Дж., Роджерс А., Ге З., Нг В., Ли С., Фокс Дж. И др. (2005) Пробиотик Lactobacillus spp. уменьшают вызванное Helicobacter hepaticus воспалительное заболевание кишечника у мышей с дефицитом интерлейкина-10. Заразить иммунную
    73: 912–920 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Пендяла С., Уокер Дж., Холт П. (2012) Диета с высоким содержанием жиров связана с эндотоксемией кишечника. Гастроэнтерология
    142: 1100–1101.e2 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Петерсон Г., Аллен К., Холлинг К. (1998) Экологическая устойчивость, биоразнообразие и масштабы. Экосистемы
    1: 6–18 [Google Scholar]
  • Pflughoeft K., Versalovic J. (2012) Микробиом человека в здоровье и болезнях. Анну Рев Патол
    7: 99–122 [PubMed] [Google Scholar]
  • Прейдис Г., Сольнье Д., Блатт С., Мистретта Т., Риле К., Майор А. и др. (2012) Пробиотики стимулируют миграцию энтероцитов и микробное разнообразие в кишечнике новорожденных мышей. FASEB J
    26: 1960–1969 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Прейдис Г., Версалович Дж. (2009) Ориентация на человеческий микробиом с помощью антибиотиков, пробиотиков и пребиотиков: гастроэнтерология вступает в эру метагеномики. Гастроэнтерология
    136: 2015–2031 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Цинь Дж., Ли Р., Raes J., Arumugam M., Burgdorf K., Manichanh C., et al. (2010) Каталог кишечных микробных генов человека, созданный с помощью метагеномного секвенирования. Природа
    464: 59–65 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Saulnier D., Santos F., Roos S., Mistretta T., Spinler J., Molenaar D., et al. (2011) Изучение реконструкции метаболических путей и полногеномного профиля экспрессии в Lactobacillus reuteri для определения функциональных пробиотических свойств. PLoS ONE
    6: e18783. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Шарма А., Лелич Д., Брок С., Пейн П., Азиз К. (2009) Новые технологии для исследования оси мозг – кишечник. Мир Дж Гастроэнтерол
    15: 182–191 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Зонненбург Дж., Фишбах М. (2011) Общественное здравоохранение: терапевтические возможности в микробиоме человека. Sci Transl Med
    3: 78ps12 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Spinler J., Taweechotipatr M., Rognerud C., Ou C., Tumwasorn S., Versalovic J. (2008) Человеческий пробиотик Lactobacillus reuteri демонстрирует антимикробную активность, направленную на различные кишечные бактериальные патогены.Анаэроб
    14: 166–171 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Су М., Шлихт С., Ганцле М. (2011) Вклад глутаматдекарбоксилазы в Lactobacillus reuteri в кислотостойкость и стойкость при ферментации закваски. Факт о микробных клетках
    10 (Приложение 1): S8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Консорциум проекта по микробиому человека (2012a) Структура, функции и разнообразие здорового микробиома человека. Природа
    486: 207–214 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Консорциум проекта «Микробиом человека» (2012b) Рамки исследования микробиома человека.Природа
    486: 215–221 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Thomas C., Hong T., Van Pijkeren J., Hemarajata P., Trinh D., Hu W., et al. (2012) Гистамин, полученный из пробиотика Lactobacillus reuteri , подавляет TNF посредством модуляции передачи сигналов Pka и Erk. PLoS ONE
    7: e31951. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Томас К., Версалович Дж. (2010) Связь между пробиотиками и хозяином: модуляция сигнальных путей в кишечнике. Кишечные микробы
    1: 148–163 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Тернбо П., Хамади М., Яцуненко Т., Кантарел Б., Дункан А., Лей Р. и др. (2009) Основной микробиом кишечника у тучных и худых близнецов. Природа
    457: 480–484 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Валер Н., Энгель П., Карбахал Н., Коннолли Э., Ладефогед К. (2004) Колонизация и иммуномодуляция Lactobacillus reuteri ATCC 55730 в желудочно-кишечном тракте человека. Appl Environ Microbiol
    70: 1176–1181 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ван Баарлен П., Трост Ф., Ван дер Меер К., Хойвельд Г., Бёксшотен М., Браммер Р. и др. (2010) Слизистая оболочка человека in vivo Ответ транскриптома на три Lactobacilli указывает на то, как пробиотики могут модулировать клеточные пути человека. Proc Natl Acad Sci U S A
    108 (Приложение 1): 4562–4569 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Уолтер Дж., Лей Р. (2011) Микробиом кишечника человека: экология и недавние эволюционные изменения. Анну Рев Микробиол
    65: 411–429 [PubMed] [Google Scholar]
  • Викофф В., Анфора А., Лю Дж., Шульц П., Лесли С., Петерс Э. и др. (2009) Метаболомический анализ показывает большое влияние микрофлоры кишечника на метаболиты крови млекопитающих. Proc Natl Acad Sci U S A
    106: 3698–3703 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ву Г., Чен Дж., Хоффманн К., Биттингер К., Чен Ю., Кейлбо С. и др. (2011) Связь долгосрочных диетических моделей с кишечными микробными энтеротипами. Наука
    334: 105–108 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Йокоте Х., Мияке С., Croxford J., Oki S., Mizusawa H., Yamamura T. (2008) Зависимое от NKT-клеток улучшение мышиной модели рассеянного склероза путем изменения кишечной флоры. Am J Pathol
    173: 1714–1723 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Чжан В., Вэнь К., Азеведо М., Гонсалес А., Саиф Л., Ли Г. и др. (2008) Колонизация молочнокислых бактерий и ротавирусная инфекция человека влияют на распределение и частоту моноцитов / макрофагов и дендритных клеток у новорожденных свиней-гнотобиотиков. Вет Иммунол Иммунопатол
    121: 222–231 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

механизмы кишечной иммуномодуляции и нейромодуляции

Therap Adv Gastroenterol.2013 Янв; 6 (1): 39–51.

и

Peera Hemarajata

Отделение молекулярной вирусологии и микробиологии и отделение патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас, США

Джеймс Версалович

Отделение патологии и иммунологии Медицинского колледжа Бейлора и Техас Детская больница, 1102 Bates Street, Feigin Center 830, Houston, TX 77030, USA

Peera Hemarajata, Отдел молекулярной вирусологии и микробиологии и Отдел патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас, США;

Автор, ответственный за переписку.Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

Abstract

Недавние исследования микробиоты кишечника человека показывают, что нарушения микробных сообществ могут повышать предрасположенность к различным фенотипам болезней. Пищевые питательные вещества могут превращаться в метаболиты кишечными микробами, которые служат биологически активными молекулами, влияющими на регуляторные функции организма-хозяина. Пробиотики могут восстанавливать состав микробиома кишечника и вводить полезные функции в микробные сообщества кишечника, что приводит к улучшению или предотвращению воспаления кишечника и других фенотипов кишечных или системных заболеваний.В этом обзоре описывается, как диета и преобразование кишечного просвета кишечными микробами играют роль в формировании структуры и функции кишечных микробных сообществ. Предлагаемые механизмы пробиоза включают изменения состава и функции микробиома кишечника человека и соответствующее влияние на иммунитет и нейробиологию.

Ключевые слова: диета, микробиота кишечника, иммуномодуляция, Lactobacillus , нервная система, пробиотики

Введение

Микробиота кишечника и их влияние на здоровье человека

Концепция человеческого микробиома была впервые представлена ​​научному сообществу Джошуа Ледерберг, который определил его как «экологическое сообщество комменсальных, симбиотических и патогенных микроорганизмов, которые буквально разделяют пространство нашего тела и почти игнорируются как детерминанты здоровья и болезни» [Lederberg and McCray, 2001].С момента появления проекта «Микробиом человека» (HMP) были получены опубликованные исследования, описывающие состав микробиоты в нормальных и больных популяциях человека, а также новые методы сбора данных и сравнительного анализа данных. Одно интригующее открытие было продемонстрировано в исследовании, охарактеризовавшем фекальные микробные сообщества взрослых пар близнецов, согласных по худобе и ожирению [Turnbaugh et al. 2009]. Результаты показали, что микробиом кишечника человека у каждого человека может иметь общий идентифицируемый основной набор генов и путей, которые более консервативны, чем микробный состав.Более того, ожирение было связано с изменениями микробиоты на уровне филума и изменением репрезентативности бактериальных генов и метаболических путей. Метагеномный анализ данных выявил набор основных микробных биомаркеров ожирения, участвующих в метаболизме углеводов, липидов и аминокислот. Нарушения основных микробных функций, а не основных микробных сообществ, могут быть связаны с изменениями физиологических или болезненных состояний. Различные подходы в сравнительной метагеномике включают обширные запросы к базам данных, содержащим информацию о клеточных функциональных сетях.К таким базам данных относятся анализы Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG) и кластеров ортологичных групп (COG). Результаты этих исследований показали, что определенные генетические элементы кишечной микробиоты могут функционально дополнять гены, необходимые для основных биологических путей в кишечнике человека, которые могли отсутствовать или не полностью закодированы в геноме человека. Гены, кодирующие функции, участвующие в метаболизме полисахаридов [Gill et al. 2006], метаногенные пути удаления газообразного водорода и ферменты для детоксикации ксенобиотиков [Kurokawa et al. 2007] были идентифицированы как обогащенные функциональные генетические категории внутри кишечных микробных сообществ. Интересно, что был опубликован относительно полный каталог метагеномных генов [Qin et al. 2010] и содержал 3,3 миллиона неизбыточных микробных генов, собранных из парных считываний ДНК, выделенных из фекалий 124 человек в Европе. Самые последние данные из HMP сообщают о более чем 5,2 миллиона неизбыточных генов [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a], а совокупные оценки Международного консорциума микробиома человека (IHMC) предполагают, что было обнаружено более 8 миллионов генов микробиома человека. .Этот набор генов более чем в 300 раз больше, чем полный набор генов в геноме человека, и содержит ядро ​​из 24 повсеместно присутствующих функциональных и метаболических модулей среди всех образцов, большинство из которых состоят из различных семейств ферментов, необходимых для микробной жизни [Abubucker и другие. 2012]. Помимо метагеномов, ученые изучают паттерны экспрессии генов в микробиоме человека, чтобы понять функциональную метагеномику. Недавний метатранскриптомный анализ библиотек кДНК, приготовленных из образцов фекалий здоровых добровольцев, продемонстрировал общий образец чрезмерно представленных генов, содержащих генетические элементы, участвующие в углеводном обмене, производстве энергии и синтезе клеточных компонентов () [Gosalbes et al. 2011].

Недавний метатранскриптомический анализ определил распределение функциональных ролей фекальной микробиоты человека. Это исследование продемонстрировало распределение категорий кластеров ортологичных групп (COG) по каждому из 10 секвенированных метатранскриптомов (A, B, C, D, E, F, K, L, N и O). (По материалам Gosalbes et al. [2011].)

Кишечные микробы могут изменять экспрессию генов в слизистой оболочке кишечника млекопитающих, в конечном итоге влияя на функцию желудочно-кишечного тракта.Исследование с использованием мышей без микробов и мышей, выращенных традиционным способом, показало, что микробиота кишечника модулирует экспрессию многих генов в кишечном тракте человека или мыши, включая гены, участвующие в иммунитете, абсорбции питательных веществ, энергетическом метаболизме и функции кишечного барьера [Larsson et al. 2012]. Интересно, что больше всего изменений произошло на слизистой оболочке тонкой кишки. Присутствие пробиотиков в желудочно-кишечном тракте также может влиять на характер экспрессии генов, как продемонстрировано в недавнем исследовании на людях [Van Baarlen et al. 2010]. Здоровые добровольцы были подвергнуты лечению пробиотическими бактериями ( Lactobacillus acidophilus Lafti L10, L. casei CRL-431 и L. rhamnosus GG) и прошли эзофагогастродуоденоскопию для сбора образцов двенадцатиперстной кишки до и после 6-недельного периода вмешательства. Анализ профилей транскрипции генов человека в образцах, полученных от субъектов, получавших пробиотики, выявил изменения в транскрипционных сетях, участвующих в иммунитете и биологии слизистых оболочек.

Диета и ее влияние на микробиоту кишечника

Возможность того, что диета может влиять на микробиоту кишечника, обсуждалась в научном сообществе с 1960-х годов. Более поздние исследования были сосредоточены на использовании животных моделей и анализе кишечной микробиоты и метагеномов для изучения связи между диетой и составом и функцией микробиома кишечника. Диета человека может оказывать прямое воздействие на микробиом, что в конечном итоге приводит к изменению характера биохимических реакций в просвете кишечника.В экспериментах с использованием стерильных мышей с трансплантированной фекальной микробиотой человека животные, соблюдающие западную диету с высоким содержанием жиров и сахара, продемонстрировали быстрые изменения в структуре кишечного микробного сообщества с увеличением числа представителей типа Firmicutes и снижением численности кишечных микробов. члены филума Bacteroidetes . Метагеномный анализ выявил одновременную чрезмерную представленность генов, участвующих в транспорте углеводов. Однако микробные сообщества вернулись к своему исходному состоянию в течение 1 недели после перехода на стандартную диету [Goodman et al. 2011]. Эта гипотеза привела к предложению концепции «просветного преобразования» (). Питательные вещества, такие как витамины, аминокислоты или пищевые волокна, которые потребляются хозяином, усваиваются и превращаются в другие метаболиты кишечными микробами. Некоторые продукты этих биохимических превращений, такие как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), биогенные амины (например, гистамин) или другие метаболиты, производные от аминокислот, такие как серотонин или гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), могут быть биологически активными в состояния здоровья и болезни.Производство этих соединений также может вызывать изменения в микробном составе. Пищевые неперевариваемые углеводы могут ферментироваться в просвете кишечника, что приводит к образованию SCFAs, таких как ацетат, пропионат и бутират. Метаболически активные SCFAs, участвующие во многих биологических процессах, являются источниками метаболической энергии для эпителиальных клеток толстой кишки человека. Более того, ферментация пребиотических углеводов, таких как инулин и фруктоолигосахариды, вызывает пролиферацию полезных микробов (в основном Bifidobacterium spp.и Lactobacillus spp.) в желудочно-кишечном тракте. Было высказано предположение, что потребление богатой жирами диеты влияет на микробиоту кишечника, как продемонстрировало недавнее клиническое исследование, в котором здоровые добровольцы были подвергнуты высокожировой диете западного типа в течение 1 месяца. Уровни эндотоксина в плазме были повышены у людей, которые получали диету с высоким содержанием жиров по сравнению с изокалорийной обычной диетой, что может быть результатом нарушений в микробиоме кишечника [Pendyala et al. 2012]. Однако до сих пор неизвестно, представляют ли изменения кишечных микробных сообществ причины или следствия изменений состояния здоровья человека и различных болезненных состояний.

Преобразование просвета кишечными микробами может играть важную роль во взаимодействиях между хозяином и микробиотой. Потребляемые перорально питательные вещества могут превращаться кишечными микробами в биоактивные соединения, которые могут повлиять на здоровье хозяина и кишечную микробиоту. ГАМК, гамма-аминомасляная кислота; SCFAs, короткоцепочечные жирные кислоты.

В недавнем исследовании были проанализированы фекальные метагеномы людей из разных стран с использованием многомерного кластерного анализа и анализа главных компонентов (PCA) [Arumugam et al. 2011]. Авторам удалось сгруппировать фекальные метагеномы в три различных энтеротипа. Эти энтеротипы были идентифицированы по относительному количеству любого из трех доминантных родов: Bacteroides (энтеротип 1), Prevotella (энтеротип 2) и Ruminococcus (энтеротип 3).Интересно, что эти энтеротипы оказались независимыми от национальности, пола, возраста или индекса массы тела (ИМТ). Однако результаты недавнего исследования [Wu et al. 2011] предположили, что энтеротипы могут быть тесно связаны с длительным составом рациона. Bacteroides, обогащенный энтеротипом , был тесно связан с потреблением животных белков и насыщенных жиров, тогда как обогащенный энтеротипом 2 Prevotella был связан с диетой на основе углеводов, состоящей из простых сахаров и клетчатки.Хотя неизвестно, могут ли энтеротипы быть связаны с предрасположенностью к определенным болезненным состояниям, эти данные свидетельствуют о том, что долгосрочные режимы питания могут влиять на статус энтеротипа, взаимосвязь между питанием и микробиомом и патофизиологию у восприимчивых к заболеванию лиц. В качестве альтернативы, энтеротипы могут не быть дискретными и могут представлять энтероградиенты с различиями в относительной численности разных таксонов между особями.

Определение «здорового» кишечного микробиома

Недавно появились данные о составе и функции здорового кишечного микробиома.Образцы стула от 242 здоровых молодых людей были проанализированы с использованием пиросеквенирования гена 16S рРНК и полного метагеномного секвенирования для оценки состава и функции микробиома, соответственно [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a, 2012b]. Биологическое разнообразие и богатство дистального отдела кишечника легко превзошли относительное богатство микробиомов с точки зрения микробных таксонов и генов на других участках тела, таких как кожа человека или полость рта. Преобладающие таксоны различались на разных участках тела, и, как и ожидалось, типы Bacteroidetes и Firmicutes представляли преобладающие типы в кишечнике человека.Относительное преобладание родов и видов бактерий варьировало. Например, Bacteroides fragilis присутствовал в количестве не менее 0,1% считываний последовательностей в 16% образцов от разных индивидуумов. Более того, распространенность B. thetaiotaomicron была выше при количествах не менее 0,1% считываний последовательностей у 46% людей. Оба вида Bacteroides являются известными комменсальными кишечными таксонами, которые были культивированы и изучены в лаборатории на предмет их иммуномодулирующих и метаболических свойств.

В отличие от микробного состава, данные полногеномной метагеномики продемонстрировали относительно равномерное распределение и преобладание метаболических путей между участками тела и отдельными людьми [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a]. Преобладающие метаболические модули, такие как центральный метаболизм углеводов, представляют собой основные функциональные категории в дистальном отделе кишечника, а также в других участках тела. Однако 86% идентифицированных семейств генов из метагеномов кишечника еще не были функционально охарактеризованы или картированы для полных путей [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a].

Модификация кишечной микробиоты путем применения пробиотиков

Пробиотики

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций и Всемирной организации здравоохранения, пробиотики определяются как «живые микроорганизмы, которые при введении в достаточных количествах способствуют здоровью. выгоды для хозяина »[Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций et al. 2006]. Нобелевский лауреат Эли Мечников представил научному сообществу концепцию пробиотиков.Он опубликовал основополагающий отчет, связывающий долголетие болгар с потреблением кисломолочных продуктов, содержащих жизнеспособных лактобацилл [Мечников и Митчелл, 1907]. Это наблюдение предполагает, что определенные микробы при попадании внутрь могут быть полезны для здоровья человека. С тех пор пробиотики широко продавались и потреблялись, в основном в виде пищевых добавок или функциональных продуктов. Механизмы пробиоза включают манипулирование кишечными микробными сообществами, подавление патогенов, иммуномодуляцию, стимуляцию пролиферации и дифференцировки эпителиальных клеток и укрепление кишечного барьера () [Thomas and Versalovic, 2010].

Пробиотические механизмы в желудочно-кишечном тракте человека. Пробиотики могут манипулировать микробными сообществами кишечника и подавлять рост патогенов, индуцируя выработку хозяином β-дефенсина и IgA. Пробиотики могут укреплять кишечный барьер, поддерживая плотные контакты и индуцируя выработку муцина. Опосредованная пробиотиками иммуномодуляция может происходить посредством секреции цитокинов через сигнальные пути, такие как NFκB и MAPK, которые также могут влиять на пролиферацию и дифференцировку иммунных клеток (таких как Т-клетки) или эпителиальных клеток.Подвижность кишечника и ноцицепцию можно регулировать посредством регуляции экспрессии болевых рецепторов и секреции нейромедиаторов. APRIL, лиганд, индуцирующий пролиферацию; hsp, белок теплового шока; IEC, эпителиальная клетка кишечника; Ig, иммуноглобулин; MAPK, митоген-активированная протеинкиназа; NFκB, ядерный фактор-каппаB; pIgR, полимерный рецептор иммуноглобулина; STAT, преобразователь сигнала и активатор транскрипции; Treg, Т-регуляторная клетка. (Воспроизведено с разрешения Thomas and Versalovic [2010].)

Дисбиоз и болезни человека

Кишечный микробиом играет важную роль в функционировании и целостности желудочно-кишечного тракта, поддержании иммунного гомеостаза и энергетическом обмене хозяина [Pflughoeft and Versalovic, 2012]. Нарушения в составе микробных сообществ, также известные как дисбиоз, могут привести к нарушению взаимодействия между микробами и их хозяином. Эти изменения в составе и функциях микробиома могут способствовать восприимчивости к болезням [Frank et al. 2011]. Несколько исследований продемонстрировали связь между дисбактериозом кишечника и хроническим воспалением средней степени тяжести [Cani and Delzenne, 2009] и метаболическими нарушениями [Jumpertz et al. 2011], что в конечном итоге приводит к метаболическому синдрому, ожирению и диабету [Claus et al. 2008; Ларсен и др. 2010; Pflughoeft, Versalovic, 2012]. Изменения в составе кишечного микробиома были связаны с инфекциями желудочно-кишечного тракта, воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК) и синдромом раздраженного кишечника (СРК) [Pflughoeft and Versalovic, 2012; Saulnier et al. 2011]. В настоящее время изучаются методы лечения для управления и восстановления баланса богатства и разнообразия кишечного микробиома [Sonnenburg and Fischbach, 2012]. Пробиотики могут вводить полезные функции в желудочно-кишечный тракт или повышать функциональность существующих микробных сообществ. Пробиотики также могут влиять на состав и функцию микробных сообществ за счет конкуренции за питательные вещества, производства субстратов или ингибиторов роста и модуляции кишечного иммунитета [O’Toole and Cooney, 2008].Эта концепция подтверждается результатами рандомизированных контролируемых клинических испытаний, показывающих преимущества пробиотиков при лечении желудочно-кишечных заболеваний (подробно рассмотрено Preidis, Thomas и Versalovic [Preidis and Versalovic, 2009; Thomas and Versalovic, 2010]).

Как пробиотики изменяют микробиоту кишечника?

Предлагаемые механизмы пробиоза включают влияние на состав и функцию кишечного микробиома. Пробиотики продуцируют противомикробные агенты или метаболические соединения, подавляющие рост других микроорганизмов [Spinler et al. 2008; O’Shea et al. 2011], или конкурировать за рецепторы и сайты связывания с другими кишечными микробами на слизистой оболочке кишечника [Collado et al. 2007]. Пробиотик Штаммы Lactobacillus усиливают целостность кишечного барьера, что может привести к поддержанию иммунной толерантности, снижению транслокации бактерий через слизистую кишечника и фенотипам заболеваний, таких как желудочно-кишечные инфекции, СРК и ВЗК [Lee and Bak, 2011]. Более того, пробиотики могут модулировать иммунитет кишечника и изменять реакцию кишечного эпителия и иммунных клеток на микробы в просвете кишечника [Thomas and Versalovic, 2010; Bron et al. 2011]. Влияние пробиотиков на состав, разнообразие и функцию микробиоты кишечника изучается с использованием различных инструментов и методов, начиная от целевых, зависимых от культуры методов и заканчивая метагеномным секвенированием. Однако не так много исследований продемонстрировали ассоциации измененной микробиоты после лечения пробиотиками. Клиническое исследование продемонстрировало уменьшение боли и метеоризма у пациентов с СРК, получавших 4-недельное лечение напитком из шиповника, содержащим 5 × 10 7 колониеобразующих единиц (КОЕ) / мл л.plantarum DSM 9843 в сутки [Nobaek et al. 2000]. Это улучшение клинических симптомов было связано с присутствием L. plantarum в ректальных биоптатах пациентов, а также с уменьшением количества энтерококков в образцах фекалий. Более недавнее исследование, посвященное пациентам с СРК с преобладанием диареи (СРК-Д), показало облегчение симптомов у пациентов, получавших пробиотическую смесь L. acidophilus, L. plantarum, L. rhamnosus, Bifidobacterium breve, B. lactis, B.longum и Streptococcus thermophilus . Интересно, что анализ фекальной микробиоты этих пациентов с использованием денатурирующего градиентного гель-электрофореза (DGGE) показал, что сходство микробного состава было более сходным у пациентов, получавших пробиотики, чем у пациентов в группе плацебо. Это наблюдение свидетельствует о том, что состав микробного сообщества был более стабильным в период лечения пробиотиками [Ki Cha et al. 2011].

Последние технологические инновации в секвенировании ДНК и достижения в области биоинформатики предоставили ученым инструменты для изучения исследовательских вопросов, связанных с микробиомом человека и того, как методы лечения влияют на изменения в глобальном составе и функциях микробных сообществ.Недавнее исследование [Cox et al. 2010] с использованием высокопроизводительного, независимого от посева метода анализа фекальной микробиоты 6-месячных младенцев, получавших ежедневные добавки L. rhamnosus (LGG). Результаты показали обилие LGG и повышенный индекс равномерности фекальной микробиоты этих младенцев, что свидетельствует об экологической стабильности. Способность пробиотиков вызывать изменения в микробных сообществах кишечника была продемонстрирована недавним исследованием, в котором изучались эффекты L.reuteri о составе микробного сообщества на модели новорожденных мышей с использованием метагеномного секвенирования 16S рРНК. Результаты этого исследования продемонстрировали временное повышение равномерности сообщества и разнообразия микробиома дистального отдела кишечника у животных, получавших L. reuteri , по сравнению с таковым у животных, получавших носитель [Preidis et al. 2012]. Было показано, что разнообразие микробных сообществ связано с повышенной экологической стабильностью [Eisenhauer et al. 2012]. Утрата видов в сообществе, хотя и не видимая сразу, может привести к снижению экологической устойчивости после пертурбации, связанной со стрессом [Peterson et al. 1998]. Интересно, что снижение микробного разнообразия было связано с такими заболеваниями, как болезнь Крона [Manichanh et al. 2006] и экзема в раннем возрасте [Forno et al. 2008]. Пробиотики могут вызывать изменения в микробиоте кишечника и стабилизировать микробные сообщества. Однако необходимы дальнейшие исследования на людях, чтобы оценить, могут ли пробиотики оказывать такое же влияние на микробиом кишечника человека и связаны ли изменения с клиническими преимуществами для хозяина.

Помимо прямого воздействия на состав кишечной микробиоты, пробиотики могут также модулировать глобальную метаболическую функцию кишечных микробиомов. Кисломолочные продукты, содержащие несколько пробиотиков, не изменяли состав кишечных бактериальных сообществ у гнотобиотических мышей и монозиготных близнецов [McNulty et al. 2011]. Однако метатранскриптомический анализ кала животных, получавших пробиотики, продемонстрировал значительные изменения в экспрессии микробных ферментов, особенно ферментов, участвующих в углеводном обмене.Более того, масс-спектрометрический анализ метаболитов в моче выявил измененное содержание некоторых углеводных метаболитов. Эти наблюдения показали, что пробиотики могут влиять на глобальную метаболическую функцию кишечного микробиома.

Пробиотики и кишечная иммуномодуляция

Дисбиоз может быть связан с несколькими заболеваниями человека, включая ВЗК, инфекции и колоректальный рак [Karin et al. 2006; Артис, 2008]. Некоторые пробиотики модулируют иммунную систему кишечника путем производства секретируемых факторов и метаболитов, которые влияют на рост и функцию кишечных эпителиальных и иммунных клеток () [Preidis and Versalovic, 2009].

Механизмы иммуномодуляции полезными микробами. Пробиотики могут модулировать иммунную систему кишечника через процесс преобразования просвета. Бактерии производят секретируемые растворимые факторы и метаболиты, такие как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA) и витамины, используя субстраты из рациона. Эти биоактивные соединения влияют на функцию кишечного эпителия и иммунных клеток слизистой оболочки, что приводит к выработке цитокинов и связанных с ними факторов, таких как лиганд, индуцирующий пролиферацию (APRIL) и фактор активации B-клеток (BAFF).(По материалам Preidis and Versalovic [2009].)

Грамположительная бактерия L. reuteri — гетероферментативный симбионт, характерный для желудочно-кишечного тракта многих млекопитающих, включая людей, свиней, мышей и крыс [Walter and Ley, 2011] . L. reuteri регулирует иммунную систему кишечника с помощью нескольких различных механизмов [Lin et al. 2008]. Несколько исследований in vitro и выяснили молекулярные механизмы, лежащие в основе его способности модулировать иммунную систему.Интересно, что эти активности, по-видимому, зависят от штамма [Pena et al. 2004; Лю и др. 2010] и влияют как на врожденный, так и на адаптивный иммунитет.

Многочисленные исследования продемонстрировали способность L. reuteri регулировать выработку цитокинов иммунными клетками человека. Убитый нагреванием L. reuteri 100-23 индуцировал продукцию противовоспалительного цитокина интерлейкина (IL) -10 дендритными клетками костного мозга (BMDC) [Livingston et al. 2009]. Когда эти клетки обрабатывали L. reuteri 100-23 и инкубировали с Т-клетками селезенки трансгенных мышей, трансгенных по рецептору Т-клеток овальбумина, продукция IL-2 снижалась, а продукция трансформирующего фактора роста-β (TGF-β) увеличивалась по сравнению с с этим из необработанных клеток. Более того, мыши , не содержащие Lactobacillus , колонизированные L. reuteri 100-23, содержали больше FoxP3-положительных клеток в селезенке и мезентериальных лимфатических узлах, чем у контрольных мышей. Эти результаты свидетельствуют о том, что помимо индукции кишечных иммунных ответов, L.reuteri 100-23 также регулирует развитие и рекрутирование регуляторных Т-клеток в эпителий желудочно-кишечного тракта. L. reuteri может модулировать воспаление желудочно-кишечного тракта путем регулирования рекрутирования различных иммунных клеток, как ранее было показано на гнотобиотических моделях ротавирусной инфекции у новорожденных свиней. У поросят, предварительно колонизированных человеческим организмом L. reuteri ATCC 23272 и L. acidophilus NCFM, привлечение моноцитов и макрофагов в кишечник и селезенку было значительно снижено по сравнению с контрольными животными.Этот результат позволяет предположить, что колонизация специфическими бактериями может улучшить рекрутирование провоспалительных иммунных клеток, вызванных ротавирусной инфекцией, в кишечные и системные лимфоидные ткани [Zhang et al. 2008].

Растворимые факторы из L. reuteri ингибировали продукцию провоспалительных цитокинов и сигнальных иммунных клеток [Thomas et al. 2012]. Бесклеточные культуральные супернатанты мышиного происхождения L. reuteri 6798 ингибировали выработку фактора некроза опухоли (TNF) активированным липополисахаридом (LPS) [Pena et al. 2004] и Helicobacter hepaticus [Pena et al. 2005] макрофаги мыши. Более того, кондиционированная среда из человеческого происхождения L. reuteri ATCC PTA 6475 продемонстрировала способность штаммов подавлять продукцию TNF активированными человеческими моноцитоидными клетками (THP-1) и первичными моноцитарными макрофагами, выделенными из периферической крови пациентов с болезнью Крона. болезнь. Транскрипционная регуляция экспрессии TNF с помощью L. reuteri происходит посредством ингибирования передачи сигналов c-Jun-зависимого активаторного белка 1 (AP-1) [Lin et al. 2008]. Более того, L. reuteri была способна образовывать биопленки, а продукция TNF подавлялась в миелоидных клетках человека, когда клетки THP-1 обрабатывали супернатантами культуры, полученными из биопленок L. reuteri PTA 6475 [Jones and Versalovic, 2009] .

Сравнительная транскриптомика идентифицировала несколько генов, которые могут генерировать растворимые иммуномодулирующие факторы [Saulnier et al. 2011]. Ген гистидиндекарбоксилазы ( hdcA ) является одним из таких генов, который кодирует фермент, превращающий L-гистидин в гистамин.Интересно, что недавно опубликованное исследование нашей лаборатории выявило гистамин как потенциальный иммуномодулирующий фактор, продуцируемый L. reuteri ATCC PTA 6475. L. reuteri -производный гистамин подавлял продукцию TNF клетками THP-1 посредством стимуляции H 2 рецептора гистамина, что в конечном итоге приводит к подавлению продукции TNF за счет регуляции транскрипции [Thomas et al. 2012]. Дальнейшая характеристика других генов-кандидатов и их потенциальной роли в иммуномодуляции продолжается.

Эффект in vivo L. reuteri на кишечную иммунную систему человека был продемонстрирован в одном исследовании, сообщающем о способности L. reuteri ATCC 55730 колонизировать желудочно-кишечный тракт здоровых добровольцев и пациентов с илеостомией [Valeur et al. 2004]. После добавления L. reuteri в эпителии подвздошной кишки значительно увеличилось количество В-лимфоцитов двенадцатиперстной кишки и CD4-положительных Т-лимфоцитов, что свидетельствует о том, что пробиотики стимулировали адаптивную иммунную систему человека.

Пробиотики и нейроиммунология кишечника

Желудочно-кишечный тракт человека содержит большую и сложную нейронную сеть, называемую кишечной нервной системой, основной задачей которой является регулирование физиологических функций кишечника и регулирование связи между кишечником и центральной нервной системой, как в восходящем (от кишечника к мозгу) и нисходящем (от мозга к кишечнику) направлениях [Sharma et al. 2009]. Эта коммуникационная система называется осью кишечник-мозг, которая состоит из сложных петель неврологических рефлексов [Mayer, 2011].Ось кишечник – мозг регулирует координацию между мозгом, кишечным трактом, эндокринной и иммунной системами, участвующими в поддержании функции кишечника () [Bienenstock and Collins, 2010]. Нарушения или нарушения в оси кишечник – мозг были связаны с психиатрическими симптомами, такими как тревожность и функциональные желудочно-кишечные расстройства, такие как СРК [Neufeld and Foster, 2009].

Предлагаемые взаимодействия между микробиотой кишечника, кишечным трактом, центральной и периферической нервной системами и иммунной системой.Кишечные микробы могут напрямую взаимодействовать с эпителиальными клетками кишечника или иммунными клетками, либо они могут продуцировать биоактивные соединения и нейротрансмиттеры для модуляции иммунитета или оси кишечник-мозг. Эти запутанные и сложные взаимодействия приводят к передаче сигналов в центральную нервную систему. CRH, кортикотропин-рилизинг-гормон; АКТГ, адренокортикотропный гормон; IDO, индоламинпиррол-2,3-диоксигеназа. (Воспроизведено с разрешения Bienenstock and Collins [2010].)

Исследования микробиома человека и разработка технологий секвенирования следующего поколения открыли перед учеными новые возможности для изучения состава и функций микробиома человека и его связи с неврологическими заболеваниями. расстройства.Печеночная энцефалопатия, состояние, обычно обнаруживаемое у пациентов с циррозом и печеночной недостаточностью и характеризующееся изменениями когнитивных функций, было связано с изменениями микробиоты кишечника и воспалением при дисфункции кишечного барьера [Bajaj et al. 2011]. Недавние научные исследования пролили свет на сложные взаимоотношения между кишечной микробиотой и осью кишечник-мозг. Кишечные микробы могут связываться с осью кишечник – мозг посредством выработки нейроактивных и нейроэндокринных молекул, таких как серотонин, ГАМК, гистамин, норадреналин и адреналин [Forsythe et al. 2009; Bienenstock et al. 2010]. Метаболомное исследование с использованием стерильных мышей продемонстрировало в 2,8 раза более высокое количество серотонина в сыворотке у обычных мышей по сравнению с уровнем у стерильных мышей, хотя прямые доказательства не продемонстрировали продукцию серотонина кишечными бактериями [Wikoff et al. 2009]. Однако другие кишечные микробы, такие как Lactobacilli , могут превращать глутамат в ГАМК [Higuchi et al. 1997; Ли и Цао, 2010; Su et al. 2011], который действует как тормозящий нейротрансмиттер в центральной нервной системе и может играть роль в подавлении боли. Введение L. rhamnosus JB-1 мышам привело к изменению структуры рецепторов ГАМК в головном мозге, снижению уровня кортикостерона, вызванного стрессом, и снижению поведения, связанного с тревогой и депрессией, — все это отсутствовало у Lactobacillus — обработанных ваготомированных животных [Bravo et al. 2011]. Ингибирующее действие кишечных бактерий на висцеральную боль, возникающую в желудочно-кишечном тракте, было продемонстрировано на модели колоректального растяжения на крысах Sprague-Dawley.Обработка L. rhamnosus ATCC 23272 в течение 9 дней подряд приводила к подавлению восприятия боли у животных при растяжении толстой кишки [Kamiya et al. 2006].

Было высказано предположение, что помимо воздействия на поведение и восприятие боли, взаимодействия между кишечными микробами и кишечной нервной системой модулируют иммунологические реакции в кишечнике и вне кишечника. Кишечные микробы способствуют иммунному гомеостазу и развитию (подробный обзор Jarchum и Pamer [Jarchum and Pamer, 2011]).Интересно, что кишечные микробы могут способствовать развитию нейроиммунологических нарушений [Ochoa-Reparaz et al. 2011]. Исследования на мышиной экспериментальной модели аутоиммунного энцефаломиелита (EAE) продемонстрировали роль кишечной микробиоты как триггера аутоиммунитета, управляемого миелин-специфическими CD4 + Т-клетками [Berer et al. 2011]. Лечение антибиотиками [Yokote et al. 2008; Очоа-Репараз и др. 2009] или пробиотики, такие как L.paracasei DSM 13434 и L. plantarum DSM 15312 [Lavasani et al. 2010] привело к облегчению клинических симптомов ЕАЭ и воспаления за счет подавления выработки ИЛ-17 и накопления регуляторных Т-клеток во вторичных лимфоидных органах. Эти наблюдения показали, что пробиотики могут приводить к изменениям в составе кишечного микробиома и благоприятным исходам у пациентов, страдающих аутоиммунными заболеваниями.

Заключение и направления на будущее

Недавние открытия в структуре и функциях микробиома показали, что диета может иметь прямое влияние на кишечную микробиоту и состояние здоровья человека или животных, а нарушение взаимоотношений между микробом и человеком может приводить к различным болезненным состояниям , включая хроническое воспаление, аутоиммунные и неврологические расстройства.

Пробиотики были предложены в качестве профилактических и терапевтических мер для восстановления здорового состава и функции микробиома кишечника. Однако данные исследований микробиома человека могут привести к идентификации новых местных видов микробов и инструментов, которые положительно влияют на изменения в микробных сообществах кишечника. Хорошо спланированные эксперименты на соответствующих экспериментальных моделях ( in vitro, или in vivo, ) могут дать представление о биологии и возможных манипуляциях с микробиомом человека-хозяина.Метагеномика, метатранскриптомика и метабономика могут быть использованы для глобального изучения взаимодействия между пробиотиками, кишечными микробами и желудочно-кишечным трактом млекопитающих. Новые типы пробиотиков или лекарственных соединений, полученные из микробиома, могут быть использованы в качестве будущих стратегий для укрепления здоровья, предотвращения болезней и лечения различных расстройств.

Информация для авторов

Пира Хемараджата, Департамент молекулярной вирусологии и микробиологии и Департамент патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас, США.

Джеймс Версалович, отделение патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора и детская больница Техаса, 1102 Бейтс-стрит, Центр Фейгина 830, Хьюстон, Техас 77030, США.

Ссылки

  • Абубукер С., Сегата Н., Голл Дж., Шуберт А., Изард Дж., Кантарель Б. и др. (2012) Метаболическая реконструкция метагеномных данных и ее применение к микробиому человека. PLoS Comput Biol
    8: e1002358. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Артис Д.(2008) Распознавание комменсальных бактерий эпителиальными клетками и поддержание иммунного гомеостаза в кишечнике. Нат Рев Иммунол
    8: 411–420 [PubMed] [Google Scholar]
  • Arumugam M., Raes J., Pelletier E., Le Paslier D., Yamada T., Mende D., et al. (2011) Энтеротипы микробиома кишечника человека. Природа
    473: 174–180 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Bajaj J., Ridlon J., Hylemon P., Thacker L., Heuman D., Smith S., et al. (2011) Связь микробиома кишечника с познанием при печеночной энцефалопатии.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol
    302: G168 – G175 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Berer K., Mues M., Koutrolos M., Rasbi Z., Boziki M., Johner C., et al. (2011) Комменсальная микробиота и миелиновый аутоантиген взаимодействуют, чтобы вызвать аутоиммунную демиелинизацию. Природа
    479: 538–541 [PubMed] [Google Scholar]
  • Биненшток Дж., Коллинз С. (2010) 99-я Далемская конференция по инфекциям, воспалениям и хроническим воспалительным заболеваниям: психонейроиммунология и кишечная микробиота: клинические наблюдения и основные механизмы.Клин Эксп Иммунол
    160: 85–91 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Биненшток Дж., Форсайт П., Карими К., Кунце В. (2010) Нейроиммунные аспекты приема пищи. Intl Dairy J
    20: 253–258 [Google Scholar]
  • Браво Дж., Форсайт П., Чу М., Эскараваж Э., Савиньяк Х., Динан Т. и др. (2011) Проглатывание штамма Lactobacillus регулирует эмоциональное поведение и экспрессию центрального рецептора ГАМК у мыши через блуждающий нерв. Proc Natl Acad Sci U S A
    108: 16050–16055 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Брон П., Ван Баарлен П., Клеребезем М. (2011) Новые молекулярные знания о взаимодействии между пробиотиками и слизистой оболочкой кишечника хозяина. Нат Рев Микробиол
    10: 66–78 [PubMed] [Google Scholar]
  • Кани П., Дельзенн Н. (2009) Взаимодействие между ожирением и связанными с ним метаболическими нарушениями: новое понимание микробиоты кишечника. Curr Opin Pharmacol
    9: 737–743 [PubMed] [Google Scholar]
  • Клаус С., Цанг Т., Ван Й., Клоарек О., Скорди Э., Мартин Ф. и др. (2008) Системные многокомпонентные эффекты кишечного микробиома на метаболические фенотипы мышей.Мол Сист Биол
    4: 219. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Колладо М., Мерилуото Дж., Салминен С. (2007) Роль коммерческих пробиотических штаммов против адгезии патогенов человека к кишечной слизи. Lett Appl Microbiol
    45: 454–460 [PubMed] [Google Scholar]
  • Кокс М., Хуанг Ю., Фуджимура К., Лю Дж., Маккин М., Боуши Х. и др. (2010) Изобилие Lactobacillus casei связано с глубокими сдвигами в микробиоме кишечника младенца. PLoS One
    5: e8745. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Эйзенхауэр Н., Scheu S., Jousset A. (2012) Бактериальное разнообразие стабилизирует продуктивность сообщества. PLoS One
    7: e34517. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Всемирная организация здравоохранения, Совместная консультация экспертов ФАО / ВОЗ по оценке здоровья и питательных свойств пробиотиков в пищевых продуктах, включая сухое молоко с живыми молочнокислыми бактериями, и Совместная рабочая группа ФАО / ВОЗ по разработке руководящих принципов для Оценка пробиотиков в пищевых продуктах (2006 г.) Пробиотики в пищевых продуктах: полезные и питательные свойства и руководящие принципы оценки.В отчете Совместной консультации экспертов ФАО / ВОЗ по оценке здоровья и питательных свойств пробиотиков в пищевых продуктах, включая сухое молоко с живыми молочнокислыми бактериями , Кордова, Аргентина, 1–4 октября 2001 г. [и] Отчет Объединенного ФАО / Рабочая группа ВОЗ по разработке руководящих принципов оценки пробиотиков в пищевых продуктах , Лондон, Онтарио, Канада, 30 апреля – 1 мая 2002 г.
    Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Всемирная организация здравоохранения [Google Scholar]
  • Форно Э., Ондердонк А., Маккракен Дж., Литонжуа А., Ласки Д., Делани М. и др. (2008) Разнообразие кишечной микробиоты и экземы в молодом возрасте. Клин Мол Аллергия
    6:11 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Форсайт П., Судо Н., Динан Т., Тейлор В., Биненсток Дж. (2009) Настроение и внутренние ощущения. Иммунное поведение мозга
    24: 9–16 [PubMed] [Google Scholar]
  • Франк Д., Чжу В., Сартор Р., Ли Э. (2011) Изучение биологического и клинического значения дисбиоза человека. Тенденции Microbiol
    19: 427–434 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Гилл С., Поп М., Дебой Р., Экбург П., Тернбо П., Сэмюэл Б. и др. (2006) Метагеномный анализ микробиома дистального отдела кишечника человека. Наука
    312: 1355–1359 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Гудман А., Каллстром Г., Фейт Дж., Рейес А., Мур А., Дантас Г. и др. (2011) Обширные персональные коллекции культур микробиоты кишечника человека, охарактеризованные и обработанные на мышах-гнотобиотах. Proc Natl Acad Sci U S A
    108: 6252–6257 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Госальбес М., Дурбан А., Пиньятелли М., Абеллан Дж., Хименес-Эрнандес Н., Перес-Кобас А. и др. (2011) Метатранскриптомический подход к анализу функциональной микробиоты кишечника человека. PLoS One
    6: e17447. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Хигучи Т., Хаяси Х., Абе К. (1997) Обмен глутамата и гамма-амиобутирата в штамме Lactobacillus . J Бактериол
    179: 3362–3364 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Jarchum I., Pamer E. (2011) Регулирование врожденного и адаптивного иммунитета комменсальной микробиотой.Курр Опин Иммунол
    23: 353–360 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Джонс С., Версалович Дж. (2009) Пробиотик Биопленки Lactobacillus reuteri производят антимикробные и противовоспалительные факторы. BMC Microbiol
    9: 35. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Джумперц Р., Ле Д., Тернбо П., Тринидад К., Богардус К., Гордон Дж. И др. (2011) Исследования энергетического баланса показывают связь между кишечными микробами, калорийностью и усвоением питательных веществ у людей.Am J Clin Nutr
    94: 58–65 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Камия Т., Ван Л., Форсайт П., Гёттше Г., Мао Ю., Ван Ю. и др. (2006) Подавляющее действие Lactobacillus reuteri на висцеральную боль, вызванную растяжением толстой кишки у крыс Sprague-Dawley. Кишечник
    55: 191–196 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Карин М., Лоуренс Т., Низет В. (2006) Врожденный иммунитет пошел наперекосяк: связь микробных инфекций с хроническим воспалением и раком.Клетка
    124: 823–835 [PubMed] [Google Scholar]
  • Ки Ча Б., Мун Чжун С., Хван Чой С., Сон И., Вун Ли Х., Джун Ким Х. и др. (2011) Влияние смеси многовидовых пробиотиков на симптомы и фекальную микробиоту при синдроме раздраженного кишечника с преобладанием диареи: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование. Дж Клин Гастроэнтерол
    46: 220–227 [PubMed] [Google Scholar]
  • Курокава К., Ито Т., Кувахара Т., Осима К., Тох Х., Тойода А. и др. (2007) Сравнительная метагеномика выявила обычно обогащенные наборы генов в микробиомах кишечника человека.ДНК Res
    14: 169–181 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ларсен Н., Фогенсен Ф., Ван Ден Берг Ф., Нильсен Д., Андреасен А., Педерсен Б. и др. (2010) Микробиота кишечника взрослых людей с диабетом 2 типа отличается от взрослых людей, не страдающих диабетом. PLoS ONE
    5: e9085. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ларссон Э., Тремароли В., Ли Ю., Корен О., Нукау И., Фрикер А. и др. (2012) Анализ микробной регуляции экспрессии генов хозяина по длине кишечника и регуляции микробной экологии кишечника с помощью Myd88.Gut, 61: 1124–1131 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Лавасани С., Джамбазов Б., Нури М., Фак Ф., Буске С., Молин Г. и др. (2010) Новая смесь пробиотиков оказывает терапевтический эффект на экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит, опосредованный регуляторными Т-клетками, продуцирующими IL-10. PLoS One
    5: e9009. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ледерберг Дж., МакКрей А. (2001) Омикс «Ome sweet»: генеалогическая сокровищница слов. Ученый
    15: 8 [Google Scholar]
  • Ли Б., Бак Ю. (2011) Синдром раздраженного кишечника, кишечная микробиота и пробиотики. J Нейрогастроэнтерол Мотил
    17: 252–266 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ли Х., Цао Ю. (2010) Фабрики молочнокислых бактериальных клеток для гамма-аминомасляной кислоты. Аминокислоты
    39: 1107–1116 [PubMed] [Google Scholar]
  • Lin Y., Thibodeaux C., Pena J., Ferry G., Versalovic J. (2008) Пробиотик Lactobacillus reuteri подавляет провоспалительные цитокины через c-Jun. Воспаление кишечника
    14: 1068–1083 [PubMed] [Google Scholar]
  • Лю Ю., Фатери Н., Мангалат Н., Роадс Дж. (2010) Человеческий пробиотик Штаммы Lactobacillus reuteri по-разному уменьшают воспаление кишечника. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol
    299: G1087 – G1096 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ливингстон М., Лоуч Д., Уилсон М., Таннок Г., Бэрд М. (2009) Комменсальный кишечник Lactobacillus reuteri 100–23 стимулирует иммунорегуляторный ответ. Иммунол Клетка Биол
    88: 99–102 [PubMed] [Google Scholar]
  • Маничан К., Rigottier-Gois L., Bonnaud E., Gloux K., Pelletier E., Frangeul L. и др. (2006) Уменьшение разнообразия фекальной микробиоты при болезни Крона, выявленное с помощью метагеномного подхода. Кишечник
    55: 205–211 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Майер Э. (2011) Внутренние чувства: зарождающаяся биология кишечно-мозговой коммуникации. Nat Rev Neurosci
    12: 453–466 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • МакНалти Н., Яцуненко Т., Сяо А., Фейт Дж., Муэгге Б., Гудман А. и др. (2011) Влияние консорциума штаммов ферментированного молока на микробиом кишечника гнотобиотических мышей и монозиготных близнецов.Sci Transl Med
    3: 106 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Мечников Э., Митчелл П. (1907) Продление жизни: оптимистические исследования. Лондон: В. Хайнеманн; / Нью-Йорк: Г. Сыновья Патнэма [Google Scholar]
  • Нойфельд К., Фостер Дж. (2009) Влияние кишечной микробиоты на мозг: значение для психиатрии. J Psychiatry Neurosci
    34: 230–231 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Нобаек С., Йоханссон М., Молин Г., Арне С., Джеппссон Б. (2000) Изменение микрофлоры кишечника связано со снижением вздутия живота и боли у пациентов с синдромом раздраженного кишечника.Am J Gastroenterol
    95: 1231–1238 [PubMed] [Google Scholar]
  • О’Ши Э., Коттер П., Стэнтон К., Росс Р., Хилл С. (2011) Производство биоактивных веществ кишечными бактериями как основа для объяснения пробиотических механизмов: бактериоцинов и конъюгированной линолевой кислоты. Пищевой микробиол Int J
    152: 189–205 [PubMed] [Google Scholar]
  • О’Тул П., Куни Дж. (2008) Пробиотические бактерии влияют на состав и функцию кишечной микробиоты. Междисциплинарная перспектива Infect Dis
    2008: 175–285 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Очоа-Репараз Дж., Милькарц Д., Бегум-Хак С., Каспер Л. (2011) Кишечник, насекомые и мозг: роль комменсальных бактерий в контроле заболеваний центральной нервной системы. Энн Нейрол
    69: 240–247 [PubMed] [Google Scholar]
  • Очоа-Репараз Дж., Милькарц Д., Дитрио Л., Берроуз А., Фуро Д., Хак-Бегум С. и др. (2009) Роль комменсальной микрофлоры кишечника в развитии экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита. J Immunol
    183: 6041–6050 [PubMed] [Google Scholar]
  • Пена Дж., Ли С., Уилсон П., Тибодо С., Szary A., Versalovic J. (2004) Генотипические и фенотипические исследования кишечных Lactobacilli мышей: видовые различия у мышей с колитом и без него. Appl Environ Microbiol
    70: 558–568 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Пена Дж., Роджерс А., Ге З., Нг В., Ли С., Фокс Дж. И др. (2005) Пробиотик Lactobacillus spp. уменьшают вызванное Helicobacter hepaticus воспалительное заболевание кишечника у мышей с дефицитом интерлейкина-10. Заразить иммунную
    73: 912–920 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Пендяла С., Уокер Дж., Холт П. (2012) Диета с высоким содержанием жиров связана с эндотоксемией кишечника. Гастроэнтерология
    142: 1100–1101.e2 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Петерсон Г., Аллен К., Холлинг К. (1998) Экологическая устойчивость, биоразнообразие и масштабы. Экосистемы
    1: 6–18 [Google Scholar]
  • Pflughoeft K., Versalovic J. (2012) Микробиом человека в здоровье и болезнях. Анну Рев Патол
    7: 99–122 [PubMed] [Google Scholar]
  • Прейдис Г., Сольнье Д., Блатт С., Мистретта Т., Риле К., Майор А. и др. (2012) Пробиотики стимулируют миграцию энтероцитов и микробное разнообразие в кишечнике новорожденных мышей. FASEB J
    26: 1960–1969 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Прейдис Г., Версалович Дж. (2009) Ориентация на человеческий микробиом с помощью антибиотиков, пробиотиков и пребиотиков: гастроэнтерология вступает в эру метагеномики. Гастроэнтерология
    136: 2015–2031 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Цинь Дж., Ли Р., Raes J., Arumugam M., Burgdorf K., Manichanh C., et al. (2010) Каталог кишечных микробных генов человека, созданный с помощью метагеномного секвенирования. Природа
    464: 59–65 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Saulnier D., Santos F., Roos S., Mistretta T., Spinler J., Molenaar D., et al. (2011) Изучение реконструкции метаболических путей и полногеномного профиля экспрессии в Lactobacillus reuteri для определения функциональных пробиотических свойств. PLoS ONE
    6: e18783. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Шарма А., Лелич Д., Брок С., Пейн П., Азиз К. (2009) Новые технологии для исследования оси мозг – кишечник. Мир Дж Гастроэнтерол
    15: 182–191 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Зонненбург Дж., Фишбах М. (2011) Общественное здравоохранение: терапевтические возможности в микробиоме человека. Sci Transl Med
    3: 78ps12 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Spinler J., Taweechotipatr M., Rognerud C., Ou C., Tumwasorn S., Versalovic J. (2008) Человеческий пробиотик Lactobacillus reuteri демонстрирует антимикробную активность, направленную на различные кишечные бактериальные патогены.Анаэроб
    14: 166–171 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Су М., Шлихт С., Ганцле М. (2011) Вклад глутаматдекарбоксилазы в Lactobacillus reuteri в кислотостойкость и стойкость при ферментации закваски. Факт о микробных клетках
    10 (Приложение 1): S8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Консорциум проекта по микробиому человека (2012a) Структура, функции и разнообразие здорового микробиома человека. Природа
    486: 207–214 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Консорциум проекта «Микробиом человека» (2012b) Рамки исследования микробиома человека.Природа
    486: 215–221 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Thomas C., Hong T., Van Pijkeren J., Hemarajata P., Trinh D., Hu W., et al. (2012) Гистамин, полученный из пробиотика Lactobacillus reuteri , подавляет TNF посредством модуляции передачи сигналов Pka и Erk. PLoS ONE
    7: e31951. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Томас К., Версалович Дж. (2010) Связь между пробиотиками и хозяином: модуляция сигнальных путей в кишечнике. Кишечные микробы
    1: 148–163 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Тернбо П., Хамади М., Яцуненко Т., Кантарел Б., Дункан А., Лей Р. и др. (2009) Основной микробиом кишечника у тучных и худых близнецов. Природа
    457: 480–484 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Валер Н., Энгель П., Карбахал Н., Коннолли Э., Ладефогед К. (2004) Колонизация и иммуномодуляция Lactobacillus reuteri ATCC 55730 в желудочно-кишечном тракте человека. Appl Environ Microbiol
    70: 1176–1181 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ван Баарлен П., Трост Ф., Ван дер Меер К., Хойвельд Г., Бёксшотен М., Браммер Р. и др. (2010) Слизистая оболочка человека in vivo Ответ транскриптома на три Lactobacilli указывает на то, как пробиотики могут модулировать клеточные пути человека. Proc Natl Acad Sci U S A
    108 (Приложение 1): 4562–4569 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Уолтер Дж., Лей Р. (2011) Микробиом кишечника человека: экология и недавние эволюционные изменения. Анну Рев Микробиол
    65: 411–429 [PubMed] [Google Scholar]
  • Викофф В., Анфора А., Лю Дж., Шульц П., Лесли С., Петерс Э. и др. (2009) Метаболомический анализ показывает большое влияние микрофлоры кишечника на метаболиты крови млекопитающих. Proc Natl Acad Sci U S A
    106: 3698–3703 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ву Г., Чен Дж., Хоффманн К., Биттингер К., Чен Ю., Кейлбо С. и др. (2011) Связь долгосрочных диетических моделей с кишечными микробными энтеротипами. Наука
    334: 105–108 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Йокоте Х., Мияке С., Croxford J., Oki S., Mizusawa H., Yamamura T. (2008) Зависимое от NKT-клеток улучшение мышиной модели рассеянного склероза путем изменения кишечной флоры. Am J Pathol
    173: 1714–1723 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Чжан В., Вэнь К., Азеведо М., Гонсалес А., Саиф Л., Ли Г. и др. (2008) Колонизация молочнокислых бактерий и ротавирусная инфекция человека влияют на распределение и частоту моноцитов / макрофагов и дендритных клеток у новорожденных свиней-гнотобиотиков. Вет Иммунол Иммунопатол
    121: 222–231 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

механизмы кишечной иммуномодуляции и нейромодуляции

Therap Adv Gastroenterol.2013 Янв; 6 (1): 39–51.

и

Peera Hemarajata

Отделение молекулярной вирусологии и микробиологии и отделение патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас, США

Джеймс Версалович

Отделение патологии и иммунологии Медицинского колледжа Бейлора и Техас Детская больница, 1102 Bates Street, Feigin Center 830, Houston, TX 77030, USA

Peera Hemarajata, Отдел молекулярной вирусологии и микробиологии и Отдел патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас, США;

Автор, ответственный за переписку.Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

Abstract

Недавние исследования микробиоты кишечника человека показывают, что нарушения микробных сообществ могут повышать предрасположенность к различным фенотипам болезней. Пищевые питательные вещества могут превращаться в метаболиты кишечными микробами, которые служат биологически активными молекулами, влияющими на регуляторные функции организма-хозяина. Пробиотики могут восстанавливать состав микробиома кишечника и вводить полезные функции в микробные сообщества кишечника, что приводит к улучшению или предотвращению воспаления кишечника и других фенотипов кишечных или системных заболеваний.В этом обзоре описывается, как диета и преобразование кишечного просвета кишечными микробами играют роль в формировании структуры и функции кишечных микробных сообществ. Предлагаемые механизмы пробиоза включают изменения состава и функции микробиома кишечника человека и соответствующее влияние на иммунитет и нейробиологию.

Ключевые слова: диета, микробиота кишечника, иммуномодуляция, Lactobacillus , нервная система, пробиотики

Введение

Микробиота кишечника и их влияние на здоровье человека

Концепция человеческого микробиома была впервые представлена ​​научному сообществу Джошуа Ледерберг, который определил его как «экологическое сообщество комменсальных, симбиотических и патогенных микроорганизмов, которые буквально разделяют пространство нашего тела и почти игнорируются как детерминанты здоровья и болезни» [Lederberg and McCray, 2001].С момента появления проекта «Микробиом человека» (HMP) были получены опубликованные исследования, описывающие состав микробиоты в нормальных и больных популяциях человека, а также новые методы сбора данных и сравнительного анализа данных. Одно интригующее открытие было продемонстрировано в исследовании, охарактеризовавшем фекальные микробные сообщества взрослых пар близнецов, согласных по худобе и ожирению [Turnbaugh et al. 2009]. Результаты показали, что микробиом кишечника человека у каждого человека может иметь общий идентифицируемый основной набор генов и путей, которые более консервативны, чем микробный состав.Более того, ожирение было связано с изменениями микробиоты на уровне филума и изменением репрезентативности бактериальных генов и метаболических путей. Метагеномный анализ данных выявил набор основных микробных биомаркеров ожирения, участвующих в метаболизме углеводов, липидов и аминокислот. Нарушения основных микробных функций, а не основных микробных сообществ, могут быть связаны с изменениями физиологических или болезненных состояний. Различные подходы в сравнительной метагеномике включают обширные запросы к базам данных, содержащим информацию о клеточных функциональных сетях.К таким базам данных относятся анализы Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG) и кластеров ортологичных групп (COG). Результаты этих исследований показали, что определенные генетические элементы кишечной микробиоты могут функционально дополнять гены, необходимые для основных биологических путей в кишечнике человека, которые могли отсутствовать или не полностью закодированы в геноме человека. Гены, кодирующие функции, участвующие в метаболизме полисахаридов [Gill et al. 2006], метаногенные пути удаления газообразного водорода и ферменты для детоксикации ксенобиотиков [Kurokawa et al. 2007] были идентифицированы как обогащенные функциональные генетические категории внутри кишечных микробных сообществ. Интересно, что был опубликован относительно полный каталог метагеномных генов [Qin et al. 2010] и содержал 3,3 миллиона неизбыточных микробных генов, собранных из парных считываний ДНК, выделенных из фекалий 124 человек в Европе. Самые последние данные из HMP сообщают о более чем 5,2 миллиона неизбыточных генов [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a], а совокупные оценки Международного консорциума микробиома человека (IHMC) предполагают, что было обнаружено более 8 миллионов генов микробиома человека. .Этот набор генов более чем в 300 раз больше, чем полный набор генов в геноме человека, и содержит ядро ​​из 24 повсеместно присутствующих функциональных и метаболических модулей среди всех образцов, большинство из которых состоят из различных семейств ферментов, необходимых для микробной жизни [Abubucker и другие. 2012]. Помимо метагеномов, ученые изучают паттерны экспрессии генов в микробиоме человека, чтобы понять функциональную метагеномику. Недавний метатранскриптомный анализ библиотек кДНК, приготовленных из образцов фекалий здоровых добровольцев, продемонстрировал общий образец чрезмерно представленных генов, содержащих генетические элементы, участвующие в углеводном обмене, производстве энергии и синтезе клеточных компонентов () [Gosalbes et al. 2011].

Недавний метатранскриптомический анализ определил распределение функциональных ролей фекальной микробиоты человека. Это исследование продемонстрировало распределение категорий кластеров ортологичных групп (COG) по каждому из 10 секвенированных метатранскриптомов (A, B, C, D, E, F, K, L, N и O). (По материалам Gosalbes et al. [2011].)

Кишечные микробы могут изменять экспрессию генов в слизистой оболочке кишечника млекопитающих, в конечном итоге влияя на функцию желудочно-кишечного тракта.Исследование с использованием мышей без микробов и мышей, выращенных традиционным способом, показало, что микробиота кишечника модулирует экспрессию многих генов в кишечном тракте человека или мыши, включая гены, участвующие в иммунитете, абсорбции питательных веществ, энергетическом метаболизме и функции кишечного барьера [Larsson et al. 2012]. Интересно, что больше всего изменений произошло на слизистой оболочке тонкой кишки. Присутствие пробиотиков в желудочно-кишечном тракте также может влиять на характер экспрессии генов, как продемонстрировано в недавнем исследовании на людях [Van Baarlen et al. 2010]. Здоровые добровольцы были подвергнуты лечению пробиотическими бактериями ( Lactobacillus acidophilus Lafti L10, L. casei CRL-431 и L. rhamnosus GG) и прошли эзофагогастродуоденоскопию для сбора образцов двенадцатиперстной кишки до и после 6-недельного периода вмешательства. Анализ профилей транскрипции генов человека в образцах, полученных от субъектов, получавших пробиотики, выявил изменения в транскрипционных сетях, участвующих в иммунитете и биологии слизистых оболочек.

Диета и ее влияние на микробиоту кишечника

Возможность того, что диета может влиять на микробиоту кишечника, обсуждалась в научном сообществе с 1960-х годов. Более поздние исследования были сосредоточены на использовании животных моделей и анализе кишечной микробиоты и метагеномов для изучения связи между диетой и составом и функцией микробиома кишечника. Диета человека может оказывать прямое воздействие на микробиом, что в конечном итоге приводит к изменению характера биохимических реакций в просвете кишечника.В экспериментах с использованием стерильных мышей с трансплантированной фекальной микробиотой человека животные, соблюдающие западную диету с высоким содержанием жиров и сахара, продемонстрировали быстрые изменения в структуре кишечного микробного сообщества с увеличением числа представителей типа Firmicutes и снижением численности кишечных микробов. члены филума Bacteroidetes . Метагеномный анализ выявил одновременную чрезмерную представленность генов, участвующих в транспорте углеводов. Однако микробные сообщества вернулись к своему исходному состоянию в течение 1 недели после перехода на стандартную диету [Goodman et al. 2011]. Эта гипотеза привела к предложению концепции «просветного преобразования» (). Питательные вещества, такие как витамины, аминокислоты или пищевые волокна, которые потребляются хозяином, усваиваются и превращаются в другие метаболиты кишечными микробами. Некоторые продукты этих биохимических превращений, такие как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), биогенные амины (например, гистамин) или другие метаболиты, производные от аминокислот, такие как серотонин или гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), могут быть биологически активными в состояния здоровья и болезни.Производство этих соединений также может вызывать изменения в микробном составе. Пищевые неперевариваемые углеводы могут ферментироваться в просвете кишечника, что приводит к образованию SCFAs, таких как ацетат, пропионат и бутират. Метаболически активные SCFAs, участвующие во многих биологических процессах, являются источниками метаболической энергии для эпителиальных клеток толстой кишки человека. Более того, ферментация пребиотических углеводов, таких как инулин и фруктоолигосахариды, вызывает пролиферацию полезных микробов (в основном Bifidobacterium spp.и Lactobacillus spp.) в желудочно-кишечном тракте. Было высказано предположение, что потребление богатой жирами диеты влияет на микробиоту кишечника, как продемонстрировало недавнее клиническое исследование, в котором здоровые добровольцы были подвергнуты высокожировой диете западного типа в течение 1 месяца. Уровни эндотоксина в плазме были повышены у людей, которые получали диету с высоким содержанием жиров по сравнению с изокалорийной обычной диетой, что может быть результатом нарушений в микробиоме кишечника [Pendyala et al. 2012]. Однако до сих пор неизвестно, представляют ли изменения кишечных микробных сообществ причины или следствия изменений состояния здоровья человека и различных болезненных состояний.

Преобразование просвета кишечными микробами может играть важную роль во взаимодействиях между хозяином и микробиотой. Потребляемые перорально питательные вещества могут превращаться кишечными микробами в биоактивные соединения, которые могут повлиять на здоровье хозяина и кишечную микробиоту. ГАМК, гамма-аминомасляная кислота; SCFAs, короткоцепочечные жирные кислоты.

В недавнем исследовании были проанализированы фекальные метагеномы людей из разных стран с использованием многомерного кластерного анализа и анализа главных компонентов (PCA) [Arumugam et al. 2011]. Авторам удалось сгруппировать фекальные метагеномы в три различных энтеротипа. Эти энтеротипы были идентифицированы по относительному количеству любого из трех доминантных родов: Bacteroides (энтеротип 1), Prevotella (энтеротип 2) и Ruminococcus (энтеротип 3).Интересно, что эти энтеротипы оказались независимыми от национальности, пола, возраста или индекса массы тела (ИМТ). Однако результаты недавнего исследования [Wu et al. 2011] предположили, что энтеротипы могут быть тесно связаны с длительным составом рациона. Bacteroides, обогащенный энтеротипом , был тесно связан с потреблением животных белков и насыщенных жиров, тогда как обогащенный энтеротипом 2 Prevotella был связан с диетой на основе углеводов, состоящей из простых сахаров и клетчатки.Хотя неизвестно, могут ли энтеротипы быть связаны с предрасположенностью к определенным болезненным состояниям, эти данные свидетельствуют о том, что долгосрочные режимы питания могут влиять на статус энтеротипа, взаимосвязь между питанием и микробиомом и патофизиологию у восприимчивых к заболеванию лиц. В качестве альтернативы, энтеротипы могут не быть дискретными и могут представлять энтероградиенты с различиями в относительной численности разных таксонов между особями.

Определение «здорового» кишечного микробиома

Недавно появились данные о составе и функции здорового кишечного микробиома.Образцы стула от 242 здоровых молодых людей были проанализированы с использованием пиросеквенирования гена 16S рРНК и полного метагеномного секвенирования для оценки состава и функции микробиома, соответственно [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a, 2012b]. Биологическое разнообразие и богатство дистального отдела кишечника легко превзошли относительное богатство микробиомов с точки зрения микробных таксонов и генов на других участках тела, таких как кожа человека или полость рта. Преобладающие таксоны различались на разных участках тела, и, как и ожидалось, типы Bacteroidetes и Firmicutes представляли преобладающие типы в кишечнике человека.Относительное преобладание родов и видов бактерий варьировало. Например, Bacteroides fragilis присутствовал в количестве не менее 0,1% считываний последовательностей в 16% образцов от разных индивидуумов. Более того, распространенность B. thetaiotaomicron была выше при количествах не менее 0,1% считываний последовательностей у 46% людей. Оба вида Bacteroides являются известными комменсальными кишечными таксонами, которые были культивированы и изучены в лаборатории на предмет их иммуномодулирующих и метаболических свойств.

В отличие от микробного состава, данные полногеномной метагеномики продемонстрировали относительно равномерное распределение и преобладание метаболических путей между участками тела и отдельными людьми [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a]. Преобладающие метаболические модули, такие как центральный метаболизм углеводов, представляют собой основные функциональные категории в дистальном отделе кишечника, а также в других участках тела. Однако 86% идентифицированных семейств генов из метагеномов кишечника еще не были функционально охарактеризованы или картированы для полных путей [Консорциум проекта микробиома человека, 2012a].

Модификация кишечной микробиоты путем применения пробиотиков

Пробиотики

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций и Всемирной организации здравоохранения, пробиотики определяются как «живые микроорганизмы, которые при введении в достаточных количествах способствуют здоровью. выгоды для хозяина »[Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций et al. 2006]. Нобелевский лауреат Эли Мечников представил научному сообществу концепцию пробиотиков.Он опубликовал основополагающий отчет, связывающий долголетие болгар с потреблением кисломолочных продуктов, содержащих жизнеспособных лактобацилл [Мечников и Митчелл, 1907]. Это наблюдение предполагает, что определенные микробы при попадании внутрь могут быть полезны для здоровья человека. С тех пор пробиотики широко продавались и потреблялись, в основном в виде пищевых добавок или функциональных продуктов. Механизмы пробиоза включают манипулирование кишечными микробными сообществами, подавление патогенов, иммуномодуляцию, стимуляцию пролиферации и дифференцировки эпителиальных клеток и укрепление кишечного барьера () [Thomas and Versalovic, 2010].

Пробиотические механизмы в желудочно-кишечном тракте человека. Пробиотики могут манипулировать микробными сообществами кишечника и подавлять рост патогенов, индуцируя выработку хозяином β-дефенсина и IgA. Пробиотики могут укреплять кишечный барьер, поддерживая плотные контакты и индуцируя выработку муцина. Опосредованная пробиотиками иммуномодуляция может происходить посредством секреции цитокинов через сигнальные пути, такие как NFκB и MAPK, которые также могут влиять на пролиферацию и дифференцировку иммунных клеток (таких как Т-клетки) или эпителиальных клеток.Подвижность кишечника и ноцицепцию можно регулировать посредством регуляции экспрессии болевых рецепторов и секреции нейромедиаторов. APRIL, лиганд, индуцирующий пролиферацию; hsp, белок теплового шока; IEC, эпителиальная клетка кишечника; Ig, иммуноглобулин; MAPK, митоген-активированная протеинкиназа; NFκB, ядерный фактор-каппаB; pIgR, полимерный рецептор иммуноглобулина; STAT, преобразователь сигнала и активатор транскрипции; Treg, Т-регуляторная клетка. (Воспроизведено с разрешения Thomas and Versalovic [2010].)

Дисбиоз и болезни человека

Кишечный микробиом играет важную роль в функционировании и целостности желудочно-кишечного тракта, поддержании иммунного гомеостаза и энергетическом обмене хозяина [Pflughoeft and Versalovic, 2012]. Нарушения в составе микробных сообществ, также известные как дисбиоз, могут привести к нарушению взаимодействия между микробами и их хозяином. Эти изменения в составе и функциях микробиома могут способствовать восприимчивости к болезням [Frank et al. 2011]. Несколько исследований продемонстрировали связь между дисбактериозом кишечника и хроническим воспалением средней степени тяжести [Cani and Delzenne, 2009] и метаболическими нарушениями [Jumpertz et al. 2011], что в конечном итоге приводит к метаболическому синдрому, ожирению и диабету [Claus et al. 2008; Ларсен и др. 2010; Pflughoeft, Versalovic, 2012]. Изменения в составе кишечного микробиома были связаны с инфекциями желудочно-кишечного тракта, воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК) и синдромом раздраженного кишечника (СРК) [Pflughoeft and Versalovic, 2012; Saulnier et al. 2011]. В настоящее время изучаются методы лечения для управления и восстановления баланса богатства и разнообразия кишечного микробиома [Sonnenburg and Fischbach, 2012]. Пробиотики могут вводить полезные функции в желудочно-кишечный тракт или повышать функциональность существующих микробных сообществ. Пробиотики также могут влиять на состав и функцию микробных сообществ за счет конкуренции за питательные вещества, производства субстратов или ингибиторов роста и модуляции кишечного иммунитета [O’Toole and Cooney, 2008].Эта концепция подтверждается результатами рандомизированных контролируемых клинических испытаний, показывающих преимущества пробиотиков при лечении желудочно-кишечных заболеваний (подробно рассмотрено Preidis, Thomas и Versalovic [Preidis and Versalovic, 2009; Thomas and Versalovic, 2010]).

Как пробиотики изменяют микробиоту кишечника?

Предлагаемые механизмы пробиоза включают влияние на состав и функцию кишечного микробиома. Пробиотики продуцируют противомикробные агенты или метаболические соединения, подавляющие рост других микроорганизмов [Spinler et al. 2008; O’Shea et al. 2011], или конкурировать за рецепторы и сайты связывания с другими кишечными микробами на слизистой оболочке кишечника [Collado et al. 2007]. Пробиотик Штаммы Lactobacillus усиливают целостность кишечного барьера, что может привести к поддержанию иммунной толерантности, снижению транслокации бактерий через слизистую кишечника и фенотипам заболеваний, таких как желудочно-кишечные инфекции, СРК и ВЗК [Lee and Bak, 2011]. Более того, пробиотики могут модулировать иммунитет кишечника и изменять реакцию кишечного эпителия и иммунных клеток на микробы в просвете кишечника [Thomas and Versalovic, 2010; Bron et al. 2011]. Влияние пробиотиков на состав, разнообразие и функцию микробиоты кишечника изучается с использованием различных инструментов и методов, начиная от целевых, зависимых от культуры методов и заканчивая метагеномным секвенированием. Однако не так много исследований продемонстрировали ассоциации измененной микробиоты после лечения пробиотиками. Клиническое исследование продемонстрировало уменьшение боли и метеоризма у пациентов с СРК, получавших 4-недельное лечение напитком из шиповника, содержащим 5 × 10 7 колониеобразующих единиц (КОЕ) / мл л.plantarum DSM 9843 в сутки [Nobaek et al. 2000]. Это улучшение клинических симптомов было связано с присутствием L. plantarum в ректальных биоптатах пациентов, а также с уменьшением количества энтерококков в образцах фекалий. Более недавнее исследование, посвященное пациентам с СРК с преобладанием диареи (СРК-Д), показало облегчение симптомов у пациентов, получавших пробиотическую смесь L. acidophilus, L. plantarum, L. rhamnosus, Bifidobacterium breve, B. lactis, B.longum и Streptococcus thermophilus . Интересно, что анализ фекальной микробиоты этих пациентов с использованием денатурирующего градиентного гель-электрофореза (DGGE) показал, что сходство микробного состава было более сходным у пациентов, получавших пробиотики, чем у пациентов в группе плацебо. Это наблюдение свидетельствует о том, что состав микробного сообщества был более стабильным в период лечения пробиотиками [Ki Cha et al. 2011].

Последние технологические инновации в секвенировании ДНК и достижения в области биоинформатики предоставили ученым инструменты для изучения исследовательских вопросов, связанных с микробиомом человека и того, как методы лечения влияют на изменения в глобальном составе и функциях микробных сообществ.Недавнее исследование [Cox et al. 2010] с использованием высокопроизводительного, независимого от посева метода анализа фекальной микробиоты 6-месячных младенцев, получавших ежедневные добавки L. rhamnosus (LGG). Результаты показали обилие LGG и повышенный индекс равномерности фекальной микробиоты этих младенцев, что свидетельствует об экологической стабильности. Способность пробиотиков вызывать изменения в микробных сообществах кишечника была продемонстрирована недавним исследованием, в котором изучались эффекты L.reuteri о составе микробного сообщества на модели новорожденных мышей с использованием метагеномного секвенирования 16S рРНК. Результаты этого исследования продемонстрировали временное повышение равномерности сообщества и разнообразия микробиома дистального отдела кишечника у животных, получавших L. reuteri , по сравнению с таковым у животных, получавших носитель [Preidis et al. 2012]. Было показано, что разнообразие микробных сообществ связано с повышенной экологической стабильностью [Eisenhauer et al. 2012]. Утрата видов в сообществе, хотя и не видимая сразу, может привести к снижению экологической устойчивости после пертурбации, связанной со стрессом [Peterson et al. 1998]. Интересно, что снижение микробного разнообразия было связано с такими заболеваниями, как болезнь Крона [Manichanh et al. 2006] и экзема в раннем возрасте [Forno et al. 2008]. Пробиотики могут вызывать изменения в микробиоте кишечника и стабилизировать микробные сообщества. Однако необходимы дальнейшие исследования на людях, чтобы оценить, могут ли пробиотики оказывать такое же влияние на микробиом кишечника человека и связаны ли изменения с клиническими преимуществами для хозяина.

Помимо прямого воздействия на состав кишечной микробиоты, пробиотики могут также модулировать глобальную метаболическую функцию кишечных микробиомов. Кисломолочные продукты, содержащие несколько пробиотиков, не изменяли состав кишечных бактериальных сообществ у гнотобиотических мышей и монозиготных близнецов [McNulty et al. 2011]. Однако метатранскриптомический анализ кала животных, получавших пробиотики, продемонстрировал значительные изменения в экспрессии микробных ферментов, особенно ферментов, участвующих в углеводном обмене.Более того, масс-спектрометрический анализ метаболитов в моче выявил измененное содержание некоторых углеводных метаболитов. Эти наблюдения показали, что пробиотики могут влиять на глобальную метаболическую функцию кишечного микробиома.

Пробиотики и кишечная иммуномодуляция

Дисбиоз может быть связан с несколькими заболеваниями человека, включая ВЗК, инфекции и колоректальный рак [Karin et al. 2006; Артис, 2008]. Некоторые пробиотики модулируют иммунную систему кишечника путем производства секретируемых факторов и метаболитов, которые влияют на рост и функцию кишечных эпителиальных и иммунных клеток () [Preidis and Versalovic, 2009].

Механизмы иммуномодуляции полезными микробами. Пробиотики могут модулировать иммунную систему кишечника через процесс преобразования просвета. Бактерии производят секретируемые растворимые факторы и метаболиты, такие как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA) и витамины, используя субстраты из рациона. Эти биоактивные соединения влияют на функцию кишечного эпителия и иммунных клеток слизистой оболочки, что приводит к выработке цитокинов и связанных с ними факторов, таких как лиганд, индуцирующий пролиферацию (APRIL) и фактор активации B-клеток (BAFF).(По материалам Preidis and Versalovic [2009].)

Грамположительная бактерия L. reuteri — гетероферментативный симбионт, характерный для желудочно-кишечного тракта многих млекопитающих, включая людей, свиней, мышей и крыс [Walter and Ley, 2011] . L. reuteri регулирует иммунную систему кишечника с помощью нескольких различных механизмов [Lin et al. 2008]. Несколько исследований in vitro и выяснили молекулярные механизмы, лежащие в основе его способности модулировать иммунную систему.Интересно, что эти активности, по-видимому, зависят от штамма [Pena et al. 2004; Лю и др. 2010] и влияют как на врожденный, так и на адаптивный иммунитет.

Многочисленные исследования продемонстрировали способность L. reuteri регулировать выработку цитокинов иммунными клетками человека. Убитый нагреванием L. reuteri 100-23 индуцировал продукцию противовоспалительного цитокина интерлейкина (IL) -10 дендритными клетками костного мозга (BMDC) [Livingston et al. 2009]. Когда эти клетки обрабатывали L. reuteri 100-23 и инкубировали с Т-клетками селезенки трансгенных мышей, трансгенных по рецептору Т-клеток овальбумина, продукция IL-2 снижалась, а продукция трансформирующего фактора роста-β (TGF-β) увеличивалась по сравнению с с этим из необработанных клеток. Более того, мыши , не содержащие Lactobacillus , колонизированные L. reuteri 100-23, содержали больше FoxP3-положительных клеток в селезенке и мезентериальных лимфатических узлах, чем у контрольных мышей. Эти результаты свидетельствуют о том, что помимо индукции кишечных иммунных ответов, L.reuteri 100-23 также регулирует развитие и рекрутирование регуляторных Т-клеток в эпителий желудочно-кишечного тракта. L. reuteri может модулировать воспаление желудочно-кишечного тракта путем регулирования рекрутирования различных иммунных клеток, как ранее было показано на гнотобиотических моделях ротавирусной инфекции у новорожденных свиней. У поросят, предварительно колонизированных человеческим организмом L. reuteri ATCC 23272 и L. acidophilus NCFM, привлечение моноцитов и макрофагов в кишечник и селезенку было значительно снижено по сравнению с контрольными животными.Этот результат позволяет предположить, что колонизация специфическими бактериями может улучшить рекрутирование провоспалительных иммунных клеток, вызванных ротавирусной инфекцией, в кишечные и системные лимфоидные ткани [Zhang et al. 2008].

Растворимые факторы из L. reuteri ингибировали продукцию провоспалительных цитокинов и сигнальных иммунных клеток [Thomas et al. 2012]. Бесклеточные культуральные супернатанты мышиного происхождения L. reuteri 6798 ингибировали выработку фактора некроза опухоли (TNF) активированным липополисахаридом (LPS) [Pena et al. 2004] и Helicobacter hepaticus [Pena et al. 2005] макрофаги мыши. Более того, кондиционированная среда из человеческого происхождения L. reuteri ATCC PTA 6475 продемонстрировала способность штаммов подавлять продукцию TNF активированными человеческими моноцитоидными клетками (THP-1) и первичными моноцитарными макрофагами, выделенными из периферической крови пациентов с болезнью Крона. болезнь. Транскрипционная регуляция экспрессии TNF с помощью L. reuteri происходит посредством ингибирования передачи сигналов c-Jun-зависимого активаторного белка 1 (AP-1) [Lin et al. 2008]. Более того, L. reuteri была способна образовывать биопленки, а продукция TNF подавлялась в миелоидных клетках человека, когда клетки THP-1 обрабатывали супернатантами культуры, полученными из биопленок L. reuteri PTA 6475 [Jones and Versalovic, 2009] .

Сравнительная транскриптомика идентифицировала несколько генов, которые могут генерировать растворимые иммуномодулирующие факторы [Saulnier et al. 2011]. Ген гистидиндекарбоксилазы ( hdcA ) является одним из таких генов, который кодирует фермент, превращающий L-гистидин в гистамин.Интересно, что недавно опубликованное исследование нашей лаборатории выявило гистамин как потенциальный иммуномодулирующий фактор, продуцируемый L. reuteri ATCC PTA 6475. L. reuteri -производный гистамин подавлял продукцию TNF клетками THP-1 посредством стимуляции H 2 рецептора гистамина, что в конечном итоге приводит к подавлению продукции TNF за счет регуляции транскрипции [Thomas et al. 2012]. Дальнейшая характеристика других генов-кандидатов и их потенциальной роли в иммуномодуляции продолжается.

Эффект in vivo L. reuteri на кишечную иммунную систему человека был продемонстрирован в одном исследовании, сообщающем о способности L. reuteri ATCC 55730 колонизировать желудочно-кишечный тракт здоровых добровольцев и пациентов с илеостомией [Valeur et al. 2004]. После добавления L. reuteri в эпителии подвздошной кишки значительно увеличилось количество В-лимфоцитов двенадцатиперстной кишки и CD4-положительных Т-лимфоцитов, что свидетельствует о том, что пробиотики стимулировали адаптивную иммунную систему человека.

Пробиотики и нейроиммунология кишечника

Желудочно-кишечный тракт человека содержит большую и сложную нейронную сеть, называемую кишечной нервной системой, основной задачей которой является регулирование физиологических функций кишечника и регулирование связи между кишечником и центральной нервной системой, как в восходящем (от кишечника к мозгу) и нисходящем (от мозга к кишечнику) направлениях [Sharma et al. 2009]. Эта коммуникационная система называется осью кишечник-мозг, которая состоит из сложных петель неврологических рефлексов [Mayer, 2011].Ось кишечник – мозг регулирует координацию между мозгом, кишечным трактом, эндокринной и иммунной системами, участвующими в поддержании функции кишечника () [Bienenstock and Collins, 2010]. Нарушения или нарушения в оси кишечник – мозг были связаны с психиатрическими симптомами, такими как тревожность и функциональные желудочно-кишечные расстройства, такие как СРК [Neufeld and Foster, 2009].

Предлагаемые взаимодействия между микробиотой кишечника, кишечным трактом, центральной и периферической нервной системами и иммунной системой.Кишечные микробы могут напрямую взаимодействовать с эпителиальными клетками кишечника или иммунными клетками, либо они могут продуцировать биоактивные соединения и нейротрансмиттеры для модуляции иммунитета или оси кишечник-мозг. Эти запутанные и сложные взаимодействия приводят к передаче сигналов в центральную нервную систему. CRH, кортикотропин-рилизинг-гормон; АКТГ, адренокортикотропный гормон; IDO, индоламинпиррол-2,3-диоксигеназа. (Воспроизведено с разрешения Bienenstock and Collins [2010].)

Исследования микробиома человека и разработка технологий секвенирования следующего поколения открыли перед учеными новые возможности для изучения состава и функций микробиома человека и его связи с неврологическими заболеваниями. расстройства.Печеночная энцефалопатия, состояние, обычно обнаруживаемое у пациентов с циррозом и печеночной недостаточностью и характеризующееся изменениями когнитивных функций, было связано с изменениями микробиоты кишечника и воспалением при дисфункции кишечного барьера [Bajaj et al. 2011]. Недавние научные исследования пролили свет на сложные взаимоотношения между кишечной микробиотой и осью кишечник-мозг. Кишечные микробы могут связываться с осью кишечник – мозг посредством выработки нейроактивных и нейроэндокринных молекул, таких как серотонин, ГАМК, гистамин, норадреналин и адреналин [Forsythe et al. 2009; Bienenstock et al. 2010]. Метаболомное исследование с использованием стерильных мышей продемонстрировало в 2,8 раза более высокое количество серотонина в сыворотке у обычных мышей по сравнению с уровнем у стерильных мышей, хотя прямые доказательства не продемонстрировали продукцию серотонина кишечными бактериями [Wikoff et al. 2009]. Однако другие кишечные микробы, такие как Lactobacilli , могут превращать глутамат в ГАМК [Higuchi et al. 1997; Ли и Цао, 2010; Su et al. 2011], который действует как тормозящий нейротрансмиттер в центральной нервной системе и может играть роль в подавлении боли. Введение L. rhamnosus JB-1 мышам привело к изменению структуры рецепторов ГАМК в головном мозге, снижению уровня кортикостерона, вызванного стрессом, и снижению поведения, связанного с тревогой и депрессией, — все это отсутствовало у Lactobacillus — обработанных ваготомированных животных [Bravo et al. 2011]. Ингибирующее действие кишечных бактерий на висцеральную боль, возникающую в желудочно-кишечном тракте, было продемонстрировано на модели колоректального растяжения на крысах Sprague-Dawley.Обработка L. rhamnosus ATCC 23272 в течение 9 дней подряд приводила к подавлению восприятия боли у животных при растяжении толстой кишки [Kamiya et al. 2006].

Было высказано предположение, что помимо воздействия на поведение и восприятие боли, взаимодействия между кишечными микробами и кишечной нервной системой модулируют иммунологические реакции в кишечнике и вне кишечника. Кишечные микробы способствуют иммунному гомеостазу и развитию (подробный обзор Jarchum и Pamer [Jarchum and Pamer, 2011]).Интересно, что кишечные микробы могут способствовать развитию нейроиммунологических нарушений [Ochoa-Reparaz et al. 2011]. Исследования на мышиной экспериментальной модели аутоиммунного энцефаломиелита (EAE) продемонстрировали роль кишечной микробиоты как триггера аутоиммунитета, управляемого миелин-специфическими CD4 + Т-клетками [Berer et al. 2011]. Лечение антибиотиками [Yokote et al. 2008; Очоа-Репараз и др. 2009] или пробиотики, такие как L.paracasei DSM 13434 и L. plantarum DSM 15312 [Lavasani et al. 2010] привело к облегчению клинических симптомов ЕАЭ и воспаления за счет подавления выработки ИЛ-17 и накопления регуляторных Т-клеток во вторичных лимфоидных органах. Эти наблюдения показали, что пробиотики могут приводить к изменениям в составе кишечного микробиома и благоприятным исходам у пациентов, страдающих аутоиммунными заболеваниями.

Заключение и направления на будущее

Недавние открытия в структуре и функциях микробиома показали, что диета может иметь прямое влияние на кишечную микробиоту и состояние здоровья человека или животных, а нарушение взаимоотношений между микробом и человеком может приводить к различным болезненным состояниям , включая хроническое воспаление, аутоиммунные и неврологические расстройства.

Пробиотики были предложены в качестве профилактических и терапевтических мер для восстановления здорового состава и функции микробиома кишечника. Однако данные исследований микробиома человека могут привести к идентификации новых местных видов микробов и инструментов, которые положительно влияют на изменения в микробных сообществах кишечника. Хорошо спланированные эксперименты на соответствующих экспериментальных моделях ( in vitro, или in vivo, ) могут дать представление о биологии и возможных манипуляциях с микробиомом человека-хозяина.Метагеномика, метатранскриптомика и метабономика могут быть использованы для глобального изучения взаимодействия между пробиотиками, кишечными микробами и желудочно-кишечным трактом млекопитающих. Новые типы пробиотиков или лекарственных соединений, полученные из микробиома, могут быть использованы в качестве будущих стратегий для укрепления здоровья, предотвращения болезней и лечения различных расстройств.

Информация для авторов

Пира Хемараджата, Департамент молекулярной вирусологии и микробиологии и Департамент патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас, США.

Джеймс Версалович, отделение патологии и иммунологии, Медицинский колледж Бейлора и детская больница Техаса, 1102 Бейтс-стрит, Центр Фейгина 830, Хьюстон, Техас 77030, США.

Ссылки

  • Абубукер С., Сегата Н., Голл Дж., Шуберт А., Изард Дж., Кантарель Б. и др. (2012) Метаболическая реконструкция метагеномных данных и ее применение к микробиому человека. PLoS Comput Biol
    8: e1002358. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Артис Д.(2008) Распознавание комменсальных бактерий эпителиальными клетками и поддержание иммунного гомеостаза в кишечнике. Нат Рев Иммунол
    8: 411–420 [PubMed] [Google Scholar]
  • Arumugam M., Raes J., Pelletier E., Le Paslier D., Yamada T., Mende D., et al. (2011) Энтеротипы микробиома кишечника человека. Природа
    473: 174–180 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Bajaj J., Ridlon J., Hylemon P., Thacker L., Heuman D., Smith S., et al. (2011) Связь микробиома кишечника с познанием при печеночной энцефалопатии.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol
    302: G168 – G175 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Berer K., Mues M., Koutrolos M., Rasbi Z., Boziki M., Johner C., et al. (2011) Комменсальная микробиота и миелиновый аутоантиген взаимодействуют, чтобы вызвать аутоиммунную демиелинизацию. Природа
    479: 538–541 [PubMed] [Google Scholar]
  • Биненшток Дж., Коллинз С. (2010) 99-я Далемская конференция по инфекциям, воспалениям и хроническим воспалительным заболеваниям: психонейроиммунология и кишечная микробиота: клинические наблюдения и основные механизмы.Клин Эксп Иммунол
    160: 85–91 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Биненшток Дж., Форсайт П., Карими К., Кунце В. (2010) Нейроиммунные аспекты приема пищи. Intl Dairy J
    20: 253–258 [Google Scholar]
  • Браво Дж., Форсайт П., Чу М., Эскараваж Э., Савиньяк Х., Динан Т. и др. (2011) Проглатывание штамма Lactobacillus регулирует эмоциональное поведение и экспрессию центрального рецептора ГАМК у мыши через блуждающий нерв. Proc Natl Acad Sci U S A
    108: 16050–16055 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Брон П., Ван Баарлен П., Клеребезем М. (2011) Новые молекулярные знания о взаимодействии между пробиотиками и слизистой оболочкой кишечника хозяина. Нат Рев Микробиол
    10: 66–78 [PubMed] [Google Scholar]
  • Кани П., Дельзенн Н. (2009) Взаимодействие между ожирением и связанными с ним метаболическими нарушениями: новое понимание микробиоты кишечника. Curr Opin Pharmacol
    9: 737–743 [PubMed] [Google Scholar]
  • Клаус С., Цанг Т., Ван Й., Клоарек О., Скорди Э., Мартин Ф. и др. (2008) Системные многокомпонентные эффекты кишечного микробиома на метаболические фенотипы мышей.Мол Сист Биол
    4: 219. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Колладо М., Мерилуото Дж., Салминен С. (2007) Роль коммерческих пробиотических штаммов против адгезии патогенов человека к кишечной слизи. Lett Appl Microbiol
    45: 454–460 [PubMed] [Google Scholar]
  • Кокс М., Хуанг Ю., Фуджимура К., Лю Дж., Маккин М., Боуши Х. и др. (2010) Изобилие Lactobacillus casei связано с глубокими сдвигами в микробиоме кишечника младенца. PLoS One
    5: e8745. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Эйзенхауэр Н., Scheu S., Jousset A. (2012) Бактериальное разнообразие стабилизирует продуктивность сообщества. PLoS One
    7: e34517. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Всемирная организация здравоохранения, Совместная консультация экспертов ФАО / ВОЗ по оценке здоровья и питательных свойств пробиотиков в пищевых продуктах, включая сухое молоко с живыми молочнокислыми бактериями, и Совместная рабочая группа ФАО / ВОЗ по разработке руководящих принципов для Оценка пробиотиков в пищевых продуктах (2006 г.) Пробиотики в пищевых продуктах: полезные и питательные свойства и руководящие принципы оценки.В отчете Совместной консультации экспертов ФАО / ВОЗ по оценке здоровья и питательных свойств пробиотиков в пищевых продуктах, включая сухое молоко с живыми молочнокислыми бактериями , Кордова, Аргентина, 1–4 октября 2001 г. [и] Отчет Объединенного ФАО / Рабочая группа ВОЗ по разработке руководящих принципов оценки пробиотиков в пищевых продуктах , Лондон, Онтарио, Канада, 30 апреля – 1 мая 2002 г.
    Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Всемирная организация здравоохранения [Google Scholar]
  • Форно Э., Ондердонк А., Маккракен Дж., Литонжуа А., Ласки Д., Делани М. и др. (2008) Разнообразие кишечной микробиоты и экземы в молодом возрасте. Клин Мол Аллергия
    6:11 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Форсайт П., Судо Н., Динан Т., Тейлор В., Биненсток Дж. (2009) Настроение и внутренние ощущения. Иммунное поведение мозга
    24: 9–16 [PubMed] [Google Scholar]
  • Франк Д., Чжу В., Сартор Р., Ли Э. (2011) Изучение биологического и клинического значения дисбиоза человека. Тенденции Microbiol
    19: 427–434 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Гилл С., Поп М., Дебой Р., Экбург П., Тернбо П., Сэмюэл Б. и др. (2006) Метагеномный анализ микробиома дистального отдела кишечника человека. Наука
    312: 1355–1359 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Гудман А., Каллстром Г., Фейт Дж., Рейес А., Мур А., Дантас Г. и др. (2011) Обширные персональные коллекции культур микробиоты кишечника человека, охарактеризованные и обработанные на мышах-гнотобиотах. Proc Natl Acad Sci U S A
    108: 6252–6257 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Госальбес М., Дурбан А., Пиньятелли М., Абеллан Дж., Хименес-Эрнандес Н., Перес-Кобас А. и др. (2011) Метатранскриптомический подход к анализу функциональной микробиоты кишечника человека. PLoS One
    6: e17447. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Хигучи Т., Хаяси Х., Абе К. (1997) Обмен глутамата и гамма-амиобутирата в штамме Lactobacillus . J Бактериол
    179: 3362–3364 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Jarchum I., Pamer E. (2011) Регулирование врожденного и адаптивного иммунитета комменсальной микробиотой.Курр Опин Иммунол
    23: 353–360 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Джонс С., Версалович Дж. (2009) Пробиотик Биопленки Lactobacillus reuteri производят антимикробные и противовоспалительные факторы. BMC Microbiol
    9: 35. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Джумперц Р., Ле Д., Тернбо П., Тринидад К., Богардус К., Гордон Дж. И др. (2011) Исследования энергетического баланса показывают связь между кишечными микробами, калорийностью и усвоением питательных веществ у людей.Am J Clin Nutr
    94: 58–65 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Камия Т., Ван Л., Форсайт П., Гёттше Г., Мао Ю., Ван Ю. и др. (2006) Подавляющее действие Lactobacillus reuteri на висцеральную боль, вызванную растяжением толстой кишки у крыс Sprague-Dawley. Кишечник
    55: 191–196 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Карин М., Лоуренс Т., Низет В. (2006) Врожденный иммунитет пошел наперекосяк: связь микробных инфекций с хроническим воспалением и раком.Клетка
    124: 823–835 [PubMed] [Google Scholar]
  • Ки Ча Б., Мун Чжун С., Хван Чой С., Сон И., Вун Ли Х., Джун Ким Х. и др. (2011) Влияние смеси многовидовых пробиотиков на симптомы и фекальную микробиоту при синдроме раздраженного кишечника с преобладанием диареи: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование. Дж Клин Гастроэнтерол
    46: 220–227 [PubMed] [Google Scholar]
  • Курокава К., Ито Т., Кувахара Т., Осима К., Тох Х., Тойода А. и др. (2007) Сравнительная метагеномика выявила обычно обогащенные наборы генов в микробиомах кишечника человека.ДНК Res
    14: 169–181 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ларсен Н., Фогенсен Ф., Ван Ден Берг Ф., Нильсен Д., Андреасен А., Педерсен Б. и др. (2010) Микробиота кишечника взрослых людей с диабетом 2 типа отличается от взрослых людей, не страдающих диабетом. PLoS ONE
    5: e9085. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ларссон Э., Тремароли В., Ли Ю., Корен О., Нукау И., Фрикер А. и др. (2012) Анализ микробной регуляции экспрессии генов хозяина по длине кишечника и регуляции микробной экологии кишечника с помощью Myd88.Gut, 61: 1124–1131 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Лавасани С., Джамбазов Б., Нури М., Фак Ф., Буске С., Молин Г. и др. (2010) Новая смесь пробиотиков оказывает терапевтический эффект на экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит, опосредованный регуляторными Т-клетками, продуцирующими IL-10. PLoS One
    5: e9009. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ледерберг Дж., МакКрей А. (2001) Омикс «Ome sweet»: генеалогическая сокровищница слов. Ученый
    15: 8 [Google Scholar]
  • Ли Б., Бак Ю. (2011) Синдром раздраженного кишечника, кишечная микробиота и пробиотики. J Нейрогастроэнтерол Мотил
    17: 252–266 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ли Х., Цао Ю. (2010) Фабрики молочнокислых бактериальных клеток для гамма-аминомасляной кислоты. Аминокислоты
    39: 1107–1116 [PubMed] [Google Scholar]
  • Lin Y., Thibodeaux C., Pena J., Ferry G., Versalovic J. (2008) Пробиотик Lactobacillus reuteri подавляет провоспалительные цитокины через c-Jun. Воспаление кишечника
    14: 1068–1083 [PubMed] [Google Scholar]
  • Лю Ю., Фатери Н., Мангалат Н., Роадс Дж. (2010) Человеческий пробиотик Штаммы Lactobacillus reuteri по-разному уменьшают воспаление кишечника. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol
    299: G1087 – G1096 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ливингстон М., Лоуч Д., Уилсон М., Таннок Г., Бэрд М. (2009) Комменсальный кишечник Lactobacillus reuteri 100–23 стимулирует иммунорегуляторный ответ. Иммунол Клетка Биол
    88: 99–102 [PubMed] [Google Scholar]
  • Маничан К., Rigottier-Gois L., Bonnaud E., Gloux K., Pelletier E., Frangeul L. и др. (2006) Уменьшение разнообразия фекальной микробиоты при болезни Крона, выявленное с помощью метагеномного подхода. Кишечник
    55: 205–211 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Майер Э. (2011) Внутренние чувства: зарождающаяся биология кишечно-мозговой коммуникации. Nat Rev Neurosci
    12: 453–466 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • МакНалти Н., Яцуненко Т., Сяо А., Фейт Дж., Муэгге Б., Гудман А. и др. (2011) Влияние консорциума штаммов ферментированного молока на микробиом кишечника гнотобиотических мышей и монозиготных близнецов.Sci Transl Med
    3: 106 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Мечников Э., Митчелл П. (1907) Продление жизни: оптимистические исследования. Лондон: В. Хайнеманн; / Нью-Йорк: Г. Сыновья Патнэма [Google Scholar]
  • Нойфельд К., Фостер Дж. (2009) Влияние кишечной микробиоты на мозг: значение для психиатрии. J Psychiatry Neurosci
    34: 230–231 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Нобаек С., Йоханссон М., Молин Г., Арне С., Джеппссон Б. (2000) Изменение микрофлоры кишечника связано со снижением вздутия живота и боли у пациентов с синдромом раздраженного кишечника.Am J Gastroenterol
    95: 1231–1238 [PubMed] [Google Scholar]
  • О’Ши Э., Коттер П., Стэнтон К., Росс Р., Хилл С. (2011) Производство биоактивных веществ кишечными бактериями как основа для объяснения пробиотических механизмов: бактериоцинов и конъюгированной линолевой кислоты. Пищевой микробиол Int J
    152: 189–205 [PubMed] [Google Scholar]
  • О’Тул П., Куни Дж. (2008) Пробиотические бактерии влияют на состав и функцию кишечной микробиоты. Междисциплинарная перспектива Infect Dis
    2008: 175–285 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Очоа-Репараз Дж., Милькарц Д., Бегум-Хак С., Каспер Л. (2011) Кишечник, насекомые и мозг: роль комменсальных бактерий в контроле заболеваний центральной нервной системы. Энн Нейрол
    69: 240–247 [PubMed] [Google Scholar]
  • Очоа-Репараз Дж., Милькарц Д., Дитрио Л., Берроуз А., Фуро Д., Хак-Бегум С. и др. (2009) Роль комменсальной микрофлоры кишечника в развитии экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита. J Immunol
    183: 6041–6050 [PubMed] [Google Scholar]
  • Пена Дж., Ли С., Уилсон П., Тибодо С., Szary A., Versalovic J. (2004) Генотипические и фенотипические исследования кишечных Lactobacilli мышей: видовые различия у мышей с колитом и без него. Appl Environ Microbiol
    70: 558–568 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Пена Дж., Роджерс А., Ге З., Нг В., Ли С., Фокс Дж. И др. (2005) Пробиотик Lactobacillus spp. уменьшают вызванное Helicobacter hepaticus воспалительное заболевание кишечника у мышей с дефицитом интерлейкина-10. Заразить иммунную
    73: 912–920 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Пендяла С., Уокер Дж., Холт П. (2012) Диета с высоким содержанием жиров связана с эндотоксемией кишечника. Гастроэнтерология
    142: 1100–1101.e2 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Петерсон Г., Аллен К., Холлинг К. (1998) Экологическая устойчивость, биоразнообразие и масштабы. Экосистемы
    1: 6–18 [Google Scholar]
  • Pflughoeft K., Versalovic J. (2012) Микробиом человека в здоровье и болезнях. Анну Рев Патол
    7: 99–122 [PubMed] [Google Scholar]
  • Прейдис Г., Сольнье Д., Блатт С., Мистретта Т., Риле К., Майор А. и др. (2012) Пробиотики стимулируют миграцию энтероцитов и микробное разнообразие в кишечнике новорожденных мышей. FASEB J
    26: 1960–1969 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Прейдис Г., Версалович Дж. (2009) Ориентация на человеческий микробиом с помощью антибиотиков, пробиотиков и пребиотиков: гастроэнтерология вступает в эру метагеномики. Гастроэнтерология
    136: 2015–2031 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Цинь Дж., Ли Р., Raes J., Arumugam M., Burgdorf K., Manichanh C., et al. (2010) Каталог кишечных микробных генов человека, созданный с помощью метагеномного секвенирования. Природа
    464: 59–65 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Saulnier D., Santos F., Roos S., Mistretta T., Spinler J., Molenaar D., et al. (2011) Изучение реконструкции метаболических путей и полногеномного профиля экспрессии в Lactobacillus reuteri для определения функциональных пробиотических свойств. PLoS ONE
    6: e18783. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Шарма А., Лелич Д., Брок С., Пейн П., Азиз К. (2009) Новые технологии для исследования оси мозг – кишечник. Мир Дж Гастроэнтерол
    15: 182–191 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Зонненбург Дж., Фишбах М. (2011) Общественное здравоохранение: терапевтические возможности в микробиоме человека. Sci Transl Med
    3: 78ps12 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Spinler J., Taweechotipatr M., Rognerud C., Ou C., Tumwasorn S., Versalovic J. (2008) Человеческий пробиотик Lactobacillus reuteri демонстрирует антимикробную активность, направленную на различные кишечные бактериальные патогены.Анаэроб
    14: 166–171 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Су М., Шлихт С., Ганцле М. (2011) Вклад глутаматдекарбоксилазы в Lactobacillus reuteri в кислотостойкость и стойкость при ферментации закваски. Факт о микробных клетках
    10 (Приложение 1): S8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Консорциум проекта по микробиому человека (2012a) Структура, функции и разнообразие здорового микробиома человека. Природа
    486: 207–214 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Консорциум проекта «Микробиом человека» (2012b) Рамки исследования микробиома человека.Природа
    486: 215–221 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Thomas C., Hong T., Van Pijkeren J., Hemarajata P., Trinh D., Hu W., et al. (2012) Гистамин, полученный из пробиотика Lactobacillus reuteri , подавляет TNF посредством модуляции передачи сигналов Pka и Erk. PLoS ONE
    7: e31951. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Томас К., Версалович Дж. (2010) Связь между пробиотиками и хозяином: модуляция сигнальных путей в кишечнике. Кишечные микробы
    1: 148–163 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Тернбо П., Хамади М., Яцуненко Т., Кантарел Б., Дункан А., Лей Р. и др. (2009) Основной микробиом кишечника у тучных и худых близнецов. Природа
    457: 480–484 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Валер Н., Энгель П., Карбахал Н., Коннолли Э., Ладефогед К. (2004) Колонизация и иммуномодуляция Lactobacillus reuteri ATCC 55730 в желудочно-кишечном тракте человека. Appl Environ Microbiol
    70: 1176–1181 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ван Баарлен П., Трост Ф., Ван дер Меер К., Хойвельд Г., Бёксшотен М., Браммер Р. и др. (2010) Слизистая оболочка человека in vivo Ответ транскриптома на три Lactobacilli указывает на то, как пробиотики могут модулировать клеточные пути человека. Proc Natl Acad Sci U S A
    108 (Приложение 1): 4562–4569 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Уолтер Дж., Лей Р. (2011) Микробиом кишечника человека: экология и недавние эволюционные изменения. Анну Рев Микробиол
    65: 411–429 [PubMed] [Google Scholar]
  • Викофф В., Анфора А., Лю Дж., Шульц П., Лесли С., Петерс Э. и др. (2009) Метаболомический анализ показывает большое влияние микрофлоры кишечника на метаболиты крови млекопитающих. Proc Natl Acad Sci U S A
    106: 3698–3703 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ву Г., Чен Дж., Хоффманн К., Биттингер К., Чен Ю., Кейлбо С. и др. (2011) Связь долгосрочных диетических моделей с кишечными микробными энтеротипами. Наука
    334: 105–108 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Йокоте Х., Мияке С., Croxford J., Oki S., Mizusawa H., Yamamura T. (2008) Зависимое от NKT-клеток улучшение мышиной модели рассеянного склероза путем изменения кишечной флоры. Am J Pathol
    173: 1714–1723 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Чжан В., Вэнь К., Азеведо М., Гонсалес А., Саиф Л., Ли Г. и др. (2008) Колонизация молочнокислых бактерий и ротавирусная инфекция человека влияют на распределение и частоту моноцитов / макрофагов и дендритных клеток у новорожденных свиней-гнотобиотиков. Вет Иммунол Иммунопатол
    121: 222–231 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Пробиотики: роль в лечении кишечной инфекции и воспаления?

Воспаление и инфекция часто сопровождаются дисбалансом микрофлоры кишечника.Затем может возникнуть сильная воспалительная реакция микрофлоры, приводящая к сохранению воспаления и дисфункции кишечного барьера. Пробиотические бактерии могут противодействовать воспалительному процессу, стабилизируя микробную среду кишечника и барьер проницаемости кишечника, а также усиливая деградацию энтеральных антигенов и изменяя их иммуногенность. Другим объяснением стабилизирующего действия кишечника может быть улучшение иммунологического барьера кишечника, в частности, кишечных IgA-ответов.Эффекты пробиотиков также могут быть опосредованы контролем баланса между про- и противовоспалительными цитокинами. Таким образом, изменение кишечной флоры для увеличения преобладания определенных непатогенных бактерий и, таким образом, для изменения кишечной среды может быть принято в качестве альтернативы для достижения профилактических или терапевтических эффектов при кишечных инфекционных и воспалительных состояниях.

ПРОБИОТИКА

Пробиотики — это живые микробные пищевые добавки или компоненты бактерий, которые, как было доказано, оказывают благотворное влияние на здоровье человека. 1 Ранее пробиотики отбирались в основном для обеспечения хороших условий обработки пищевых продуктов штаммами. Этот отбор был пересмотрен, чтобы включить здоровую микрофлору кишечника или слизистых оболочек человека в качестве основного источника новых штаммов, с дополнительным акцентом на выживаемость в кишечнике, стабильность кислоты и желчи и временную колонизацию поверхностей слизистой оболочки в кишечном тракте. Наиболее часто используемые роды, отвечающие этим критериям, — это лактобациллы и бифидобактерии.

Применение пробиотиков было дополнено концепцией пребиотиков (таблица 1).Наиболее часто используемые пребиотики — это углеводные субстраты, способные стимулировать компоненты нормальной микрофлоры кишечника, что может принести пользу здоровью хозяина. Однако пребиотики также могут быть неабсорбируемыми субстратами, которые стимулируют рост пробиотиков. Когда они применяются вместе, понятие определяется как синбиотик (таблица 1).

НОРМАЛЬНАЯ МИКРОФЛОРА КИШКИ ЗДОРОВОГО ЧЕЛОВЕКА — ИСТОЧНИК ПРОБИОТИКОВ

Нормальная микрофлора кишечника 2 — метаболически активный, но еще не изученный орган защиты хозяина.Установление нормальной флоры обеспечивает хозяину наиболее серьезную антигенную нагрузку с сильным стимулирующим эффектом для созревания лимфоидной ткани, связанной с кишечником. 3– 6 Хотя бактерии распространены по всему кишечнику, основная концентрация микробов и метаболическая активность обнаруживаются в толстом кишечнике. 1, 3 На основе данных культур было показано, что во рту обитает сложная микрофлора, состоящая из факультативных и строгих анаэробов, включая стрептококки, бактероиды, лактобациллы и дрожжи.Верхний отдел кишечника (желудок, двенадцатиперстная кишка, тощая кишка) имеет разреженную микрофлору с содержанием до 10 5 колониеобразующих единиц / мл. Начиная с подвздошной кишки, концентрация бактерий постепенно увеличивается, достигая 10 11 до 10 12 колониеобразующих единиц / г в толстой кишке. Было подсчитано, что существует не менее 500 различных видов микробов, хотя на количественной основе в нормальной микрофлоре человека, вероятно, преобладают 10-20 родов, например, Bacteroides , Lactobacillus , Clostridium , Fusobacterium , Bifidobacterium , Eubacterium , Peptococcus , Peptostreptococcus , Escherichia и Veillonella .

Микробная колонизация начинается сразу после рождения. 3 Материнская микрофлора влагалища и кишечника является источником бактерий, колонизирующих кишечник новорожденного. Колонизация также определяется контактом с окружающей средой. На этом этапе преобладающими штаммами являются факультативные анаэробы, такие как энтеробактерии, колиформные бактерии и лактобациллы.

Диета может оказывать большое влияние на состав и активность микрофлоры кишечника.Считается, что у младенцев естественное преобладание бифидобактерий наблюдается у тех, кто находится на грудном вскармливании, в то время как у младенцев, вскармливаемых смесью, профиль более сложен и похож на микрофлору взрослых, с энтеробактериями, лактобактериями, бактероидами, клостридиями, бифидобактериями и стрептококками. 7 После отъема состав микрофлоры постепенно изменяется, напоминая состав взрослой особи.

Местные бактерии иногда классифицируются как потенциально вредные или полезные для здоровья; большинство из них, однако, являются частью комменсальной флоры.Штаммы с полезными свойствами включают, в основном, бифидобактерии и лактобациллы. Наиболее распространенными пробиотиками (таблица 1) являются бифидобактерии и лактобациллы, и некоторые из них обладают мощными противовоспалительными свойствами. 8 Более того, этим же родам приписываются другие полезные аспекты, такие как стимуляция иммунного ответа и конкурентное исключение патогенов, посредством чего стимулируется неспецифическая устойчивость хозяина к микробным патогенам.

ОБОСНОВАНИЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЙ МОДУЛЯЦИИ МИКРОЭКОЛОГИИ КИШЕЧНИКА ПРИ ВОСПАЛЕНИИ И ИНФЕКЦИИ КИШЕЧНИКА

Желудочно-кишечный барьер контролирует транспорт антигена в кишечнике.Целостность защиты слизистой оболочки кишечника зависит от ряда факторов как в просвете кишечника, так и в слизистой оболочке. Обычно эти факторы ограничивают колонизацию патогенами, устраняют чужеродные антигены, проникшие через слизистую оболочку, и регулируют антигенспецифические иммунные ответы. 9 Чтобы установить инфекцию или воспаление, антиген должен обойти этот впечатляющий набор защит кишечника.

Большинство встречающихся антигенов уже обработаны, когда они контактируют с поверхностью слизистой оболочки.Протеазы кишечных бактерий разрушают антигенную структуру, что является важным шагом на пути к невосприимчивости к диетическим антигенам. Регуляторные процессы кишечного иммунного ответа происходят в разных лимфоидных компартментах кишечника: брыжеечных лимфатических узлах, пейеровских бляшках, изолированных лимфатических фолликулах и изолированных Т-лимфоцитах в эпителии и собственной пластинке, а также в секреторных участках. Секреторные антитела IgA в кишечнике являются частью общей иммунной системы слизистых оболочек, которая включает дыхательные пути, слезные, слюнные и молочные железы.Следовательно, иммунный ответ, инициированный в лимфоидной ткани, связанной с кишечником, может влиять на иммунные ответы на других поверхностях слизистой оболочки.

Оральная толерантность состоит из иммунологической гипореактивности к антигенам, встречающимся при кишечном пути, что является признаком иммунной регуляции кишечника. 10 Считается, что механизмы пероральной толерантности относятся не только к диетическим антигенам, но и к резидентной микрофлоре. 11 Толерантность опосредуется подавлением ответа лимфоцитов и клональной делецией и / или анергией на периферии.Были идентифицированы две специфические популяции регуляторных лимфоцитов: регуляторные Т-лимфоциты и Т-хелперные клетки 3. Они функционируют за счет продукции подавляющих цитокинов, включая интерлейкин 10 и трансформирующий фактор роста β соответственно. Было высказано предположение, что одним из основных механизмов, с помощью которого ассоциированная с кишечником лимфоидная ткань поддерживает гомеостаз, является регулирование местных цитокинов. Этот гомеостаз позволяет поддерживать толерантность к массивному воздействию антигенов, встречающемуся при кишечном пути: пероральная толерантность к диетическим антигенам и здоровые взаимодействия между резидентной микрофлорой кишечника и эпителием.Гомеостаз требует эффективных барьерных функций кишечника и целостности эпителия.

Демонстрация того, что в отсутствие кишечной микрофлоры транспорт антигена увеличивается, указывает на то, что кишечная микрофлора является важным компонентом защитного барьера кишечника. 8 Начальное развитие состава кишечной микрофлоры считается ключевым фактором в развитии нормальных барьерных функций кишечника. 12 Воздействуя на развитие лимфоидной ткани кишечника в раннем возрасте, микрофлора кишечника управляет регуляцией системной и местной иммунной реактивности, включая гипореактивность к антигенам, полученным из микроорганизмов и пищи.Экспериментальные животные, лишенные интерлейкина 10 или трансформирующего фактора роста β, вызывают воспалительную реакцию слизистой оболочки на резидентную микрофлору кишечника. 13 Эти наблюдения отражают сложные взаимодействия между микрофлорой и слизистой оболочкой кишечника.

Роль кишечной микрофлоры в индукции оральной толерантности была исследована на стерильных мышах. 5 Было замечено, что в отличие от контрольных мышей, стерильные животные сохраняли склонность к системному иммунному ответу, например выработке антител IgE, при пероральном введении антигена.Отмена оральной толерантности была результатом отсутствия кишечной флоры. Аберрантный ответ IgE можно исправить путем восстановления микрофлоры на неонатальной стадии, но не в более позднем возрасте. Недавние исследования развития микрофлоры у младенцев, рожденных естественным путем, и у младенцев, рожденных путем кесарева сечения, показали значительные различия в культивируемой микрофлоре. 14 Колонизация была связана с созреванием гуморальных иммунных механизмов, в частности циркулирующих клеток, секретирующих IgA и IgM, 6 , отражая зависимость регуляции иммунного ответа слизистой оболочки от нормальной микрофлоры кишечника.

При некоторых воспалительных состояниях кишечника нарушается взаимодействие здорового хозяина и микроба, и воспаление сопровождается дисбалансом микрофлоры кишечника, поэтому иммунный ответ может быть вызван резидентными бактериями. Ротавирусная диарея связана с повышенной концентрацией фекальной уреазы, медиатора воспаления, который предрасполагает слизистую оболочку кишечника к пагубным воздействиям, вызванным аммиаком, и к чрезмерному росту бактерий, продуцирующих уреазу. 15 Duchmann и соавторы 11 показали, что здоровые люди толерантны к своей собственной микрофлоре и что такая толерантность отменяется у пациентов с воспалительным заболеванием кишечника.Об изменении микрофлоры кишечника сообщается у пациентов с ревматоидным артритом 16 и аллергическим заболеванием, 17, 18 , что подразумевает, что нормальная микрофлора кишечника представляет собой экосистему, отвечающую на воспаление в кишечнике и других частях человеческого тела.

Предварительные данные исследований на людях указывают на зависимость от микрофлоры кишечника и нерегулируемого иммунного ответа на их антигенные структуры для развития воспалительных состояний кишечника, от аллергии до аутоиммунных и воспалительных заболеваний. 19 Нормализация свойств несбалансированной местной микрофлоры специфическими штаммами здоровой микрофлоры кишечника составляет основу пробиотической терапии (рис. 1). Пероральное введение пробиотиков может остановить порочный круг воспаления (рис. 2). Эффективность пробиотиков проявляется в нормализации повышенной кишечной проницаемости и изменения микроэкологии кишечника, улучшении функций иммунологического барьера кишечника и облегчении воспалительной реакции кишечника.Целями пробиотической терапии являются клинические состояния, сопровождающиеся нарушением барьерной функции слизистой оболочки, особенно инфекционные и воспалительные заболевания.

Рисунок 1

Эволюция микрофлоры кишечника и обоснование пробиотической терапии. Различные внутренние и внешние проблемы нарушают нормальный баланс здоровой микрофлоры кишечника. Их действие можно обратить вспять с помощью определенных штаммов здоровой микрофлоры кишечника.Нормализация свойств несбалансированной аборигенной микрофлоры специфическими штаммами здоровой микрофлоры кишечника составляет основу пробиотической терапии.

Рисунок 2

Воспаление кишечной микрофлоры. Воспаление может привести к тому, что состав и функция сбалансированной нормальной микрофлоры станут аберрантными и иммуногенными, что приведет к сохранению воспаления и дисфункции кишечного барьера. Пробиотические бактерии могут противодействовать воспалительному процессу, усиливая деградацию энтеральных антигенов, уменьшая секрецию медиаторов воспаления и способствуя нормализации местной флоры и исключению патогенов.

КЛИНИЧЕСКИЕ ДЕМОНСТРАЦИИ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ ПРОБИОТИКОВ

Потенциальные последствия нормальной микрофлоры кишечника для здоровья должны быть продемонстрированы хорошо контролируемыми клиническими исследованиями и исследованиями питания на людях. К настоящему времени в нескольких клинических исследованиях изучалось использование пробиотиков, в основном лактобацилл и бифидобактерий, в качестве пищевых добавок для профилактики и лечения различных инфекционных и воспалительных состояний желудочно-кишечного тракта.

Острый гастроэнтерит

Наиболее изученным заболеванием желудочно-кишечного тракта, которое лечат пробиотиками, является острая детская диарея. У пациентов, госпитализированных с острой ротавирусной диареей, штамм Lactobacillus GG (ATCC 53103) в виде ферментированного молока или лиофилизированного порошка значительно сократил продолжительность диареи по сравнению с группой плацебо, получавшей пастеризованный йогурт. 20 С тех пор результат был подтвержден в исследованиях, проведенных на аналогичной популяции 21 , а также в различных популяциях. 22 Эффект объясняется стабилизацией местной микрофлоры, 15 сокращением продолжительности выделения ротавируса, 23 и уменьшением повышенной проницаемости кишечника, вызванной ротавирусной инфекцией, 24 вместе со значительным увеличением IgA секретирующие клетки на ротавирус. 21, 25

В многоцентровом исследовании, проведенном рабочей группой Европейского общества детской гастроэнтерологии, гепатологии и питания, была проверена клиническая эффективность пробиотиков в случаях острой диареи, вызванной ротавирусом или другими патогенами. 26 При ротавирусной диарее наблюдалось значительное сокращение продолжительности диареи, в то время как при неспецифической или бактериальной диарее явного эффекта не обнаружено. Исследование показало безопасность введения пробиотика в растворе для пероральной регидратации и предотвращение развития ротавирусной диареи в сторону затяжного течения.

Пробиотики также доказали свою эффективность в профилактике острой детской диареи. Сааведра и его коллеги 27 провели двойное слепое плацебо-контролируемое исследование госпитализированных младенцев, которые были рандомизированы для получения стандартной детской смеси или той же смеси с добавлением Bifidobacterium bifidum (позже переименованного в Bifidobacterium lactis ) и Streptococcus thermophilus .В течение 17 месяцев наблюдения у 31% пациентов, получавших стандартную детскую смесь, но только у 7% пациентов, получавших смесь с пробиотиками, развился понос; Распространенность выделения ротавируса была значительно ниже у тех, кто получал смесь с пробиотиками. Добавление пробиотиков привело к значительному снижению заболеваемости диареей у недоедающих перуанских детей, находящихся под наблюдением в течение 15 месяцев. 28 Эффект, однако, был ограничен детьми, не находящимися на грудном вскармливании.Совсем недавно группа под руководством Шаевской оценила эффективность перорального введения Lactobacillus GG в профилактике нозокомиальной диареи у маленьких детей. 29 Восемьдесят один ребенок в возрасте от 1 до 36 месяцев, которые были госпитализированы по причинам, не связанным с диареей, были включены в рандомизированное двойное слепое исследование для получения пробиотиков или плацебо на время их пребывания в больнице. Lactobacillus GG снижает частоту внутрибольничной диареи по сравнению с плацебо (6.7% против 33,3%; относительный риск 0,2, 95% доверительный интервал от 0,06 до 0,6). Распространенность ротавирусной инфекции была сходной в группах пробиотиков и плацебо. Однако использование пробиотиков по сравнению с плацебо значительно снижает риск ротавирусного гастроэнтерита, что позволяет предположить, что пробиотики снижают риск внутрибольничной диареи у младенцев.

Воспалительное заболевание кишечника

Попадание в организм пробиотических бактерий может стабилизировать иммунологический барьер слизистой оболочки кишечника за счет снижения выработки местных провоспалительных цитокинов (рис. 2).Предварительные отчеты показали клиническую пользу в обращении вспять некоторых иммунологических нарушений, характерных для болезни Крона. 30 Однако большинство доказательств роли аберрантной микрофлоры кишечника в воспалительном заболевании кишечника получено на экспериментальных животных моделях. У трансгенных мышей с целевой делецией Т-клеточного рецептора (TCR α) спонтанно развивается колит в ответ на кишечную микрофлору. 31 Если организованная лимфоидная ткань, ассоциированная с кишечником, удаляется у мышей путем аппендэктомии в неонатальном возрасте, но не позднее, развивается толерантность к микрофлоре кишечника, и у мышей не развивается колит, что указывает на то, что первоначальный образец колонизации может определять последующие иммунологические процессы.Многочисленные экспериментальные исследования действительно показали, что отсутствие или неадекватность сигналов созревания от микрофлоры кишечника приводит к уменьшению площади поверхности кишечника, изменению структуры ферментов слизистой оболочки, дефектам неиммунологического барьера кишечника, снижению способности к воспалительным ответам, дефектам слизистой оболочки. Система IgA и отмена оральной толерантности. 1, 4– 6, 32, 33 Ограниченная доступность контролируемых данных о воспалительных заболеваниях человека требует дополнительных исследований воздействия конкретных пробиотических штаммов на отдельные формы воспалительного заболевания кишечника и его осложнения.

Аллергическая болезнь

Распространенность атопических заболеваний в западных обществах постоянно растет. Гигиеническая гипотеза аллергии предполагает, что быстрое увеличение атопии связано с уменьшением воздействия микробов в раннем возрасте. 34 Самый ранний и самый массовый источник такого воздействия связан с установлением микрофлоры кишечника. Регуляторная роль пробиотиков при аллергических заболеваниях человека была впервые подчеркнута при демонстрации подавляющего действия на пролиферацию лимфоцитов и интерлейкинов 4 поколения in vitro. 35, 36 Впоследствии было показано, что иммуновоспалительные ответы на пищевые антигены у лиц с аллергией ослабляются пробиотиками, что частично связано с повышенным продуцированием противовоспалительных цитокинов интерлейкина 10 37 и трансформирующего фактора роста β, 38 и частично для контроля аллергического воспаления в кишечнике. 39

В одном проспективном исследовании кишечная микрофлора 76 младенцев с высоким риском атопического заболевания была проанализирована в возрасте 3 недель и 3 месяцев с помощью обычного культивирования бактерий и двух независимых методов культивирования, газожидкостной хроматографии жирных кислот бактериальных клеток и количественной флуоресценции в гибридизация бактериальных клеток на месте. 40 Положительная кожная реакция на укол в 12 месяцев наблюдалась у 22/76 (29%) детей. В возрасте 3 недель профиль жирных кислот бактериальных клеток в образцах фекалий значительно отличался у младенцев с развивающейся и не развивающейся атопией (p = 0,005). При флуоресценции было обнаружено, что у атопиков гидридизации in situ больше клостридий и, как правило, меньше бифидобактерий в стуле, чем у неатопиков. Таким образом, было показано, что различия в микрофлоре кишечника новорожденных предшествуют развитию атопии, что свидетельствует о решающей роли баланса местных кишечных бактерий для созревания иммунитета человека к неатопическому типу.

Значительное улучшение клинического течения атопической экземы наблюдалось у младенцев, получавших диету с добавками пробиотиков, и параллельно значительно снизились маркеры системного 38 и кишечного 39 аллергического воспаления. Аналогичные результаты были получены у взрослых с гиперчувствительностью к молоку. 41 У этих субъектов провокация молока в сочетании с пробиотическим штаммом предотвращала иммуновоспалительный ответ, характерный для ответа без пробиотиков.

Профилактический потенциал пробиотиков при атопическом заболевании недавно был продемонстрирован в двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании. 42 Пробиотики, вводимые до и после родов в течение шести месяцев детям с высоким риском атопических заболеваний, позволили снизить распространенность атопической экземы вдвое по сравнению с таковой у младенцев, получавших плацебо.

ПРОБИОТИЧЕСКАЯ ТЕРАПИЯ: ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ КОНКРЕТНЫХ ШТАММОВ

Роль диеты для здоровья и благополучия изменилась по мере развития науки о питании.В настоящее время исследовательский интерес направлен на улучшение определенных физиологических функций, помимо влияния пищи на питание, включая возможность снижения риска заболеваний. Это также центр исследований пробиотиков. Будущие пробиотики будут иметь более тщательно проясненные механизмы либо для контроля конкретных физиологических процессов в развитии болезни в группах риска, либо для диетического управления конкретными заболеваниями. Пробиотические функциональные пищевые продукты можно определить как продукты, содержащие определенные пробиотические микробы с научно доказанной клинической эффективностью для конечного продукта, предназначенного для использования человеком.Разработка пробиотических функциональных пищевых продуктов требует новых критериев для штаммов, соответствующих конкретным показаниям.

Предпосылки для действия пробиотиков включают выживание и адгезию к определенным областям желудочно-кишечного тракта и конкурентное исключение патогенов или вредных антигенов. Эти процессы могут зависеть, во-первых, от конкретных характеристик штамма, а во-вторых, от возраста и иммунологического состояния хозяина. Некоторые штаммы пробиотиков лучше прикрепляются к тонкой кишке, а некоторые специфически связываются с различными частями толстой кишки. 43 Вероятно, что штаммы также по-разному прилипают к здоровой и поврежденной слизистой оболочке. 44 Более того, было показано, что даже близкородственные пробиотики обладают различными свойствами in vitro, 45 , возможно, также объясняют различия в клинических эффектах. 21 Однако недавно было показано, что штаммы с более низкой общей связывающей способностью in vitro могут по-прежнему обеспечивать высокое конкурентное исключение патогенов или вредных бактерий, 46 , указывая на необходимость дальнейшей характеристики адгезионных свойств для разработки методологий доклинического отбора кандидатов. пробиотические штаммы.

Пополнение пробиотиками может также происходить за счет использования генетически модифицированных бактерий, проявляющих улучшенные или дополнительные функциональные свойства. К ним относятся пробиотики, созданные для производства противовоспалительных цитокинов. Сообщения об эффектах Lactococcus lactis , созданного для выработки интерлейкина 10 локально в слизистой оболочке кишечника мышей, указывают на большой потенциал для будущих терапевтических применений. 47 Другими методами модификации пробиотиков являются воздействие на микроорганизм сублетального стресса, такого как кислотные условия или тепло, с целью улучшения выживаемости в желудочно-кишечном тракте и повышения устойчивости к стрессу и, таким образом, повышения конкурентоспособности организма в отношении патогенов. в кишечной среде. 48– 50 Инактивация также может иметь потенциал для модификации пробиотиков. Использование инактивированных вместо жизнеспособных микроорганизмов имело бы свои преимущества с точки зрения безопасности, более длительного срока хранения и меньшего взаимодействия с другими компонентами пищевого продукта. В целом инактивированные пробиотики клинически изучены в меньшей степени, чем их жизнеспособные аналоги. Было показано, что при лечении ротавирусной диареи инактивированные пробиотики столь же эффективны, как и активный в сокращении продолжительности эпизодов диареи, но их способность стимулировать иммунную защиту хозяина была слабее. 21 То же самое, по-видимому, применимо к бактериальным инфекциям, как указано в исследованиях воздействия на мышей Salmonella typhimurium 51 ; только жизнеспособные пробиотики стимулировали антигенспецифический иммунный ответ. Однако в некоторых случаях, таких как связывание кишечных токсинов, нежизнеспособные пробиотики могут быть даже более эффективными, чем жизнеспособные. 52

АСПЕКТЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОБИОТИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ

Модификация микрофлоры кишечника представляет собой относительно новый метод лечения желудочно-кишечных заболеваний.Пробиотическая терапия с продемонстрированным эффектом для здоровья — это новый подход. Проглатывание большого количества жизнеспособных бактерий требует гарантии безопасности. Используемые в настоящее время пробиотики признаны безопасными для использования в ферментированных пищевых продуктах, но в целом оценка безопасности микробных пищевых добавок недостаточно развита. 23

Некоторые исследования предполагают, что кишечник является источником заболевания, вызываемого бактериями, обычно проживающими в просвете кишечника, но иногда перемещающимися через эпителий кишечника. 54 Поскольку для использования пробиотиков было выбрано все больше адгезивных штаммов, способность выживать в желудочных условиях и прилипать к кишечному эпителию может повлечь за собой риск транслокации. 55 Транслокация может усиливаться дисфункцией кишечного барьера, вызванной воспалением. Однако эффективные пробиотики могут обладать свойствами, которые противодействуют повреждению эпителия и, следовательно, снижают риск транслокации. Концепция транслокации подразумевает особые требования безопасности для микробов, используемых в оральной бактериотерапии.Среди них происхождение штамма, его видовые характеристики и стабильность. Приемлемое происхождение — нормальная здоровая микрофлора кишечника человека.

Пробиотики были выбраны из представителей нормальной здоровой микрофлоры кишечника, большинство из которых принадлежит к Lactobacillus или Bifidobacterium , но недавно были введены новые пробиотические микробы из других видов и родов. Бифидобактерии и молочнокислые бактерии редко вызывают заболевание в результате транслокации, и их показатели безопасности в ферментированном молоке, овощах и злаках превосходны.Их естественное присутствие на всех поверхностях слизистой оболочки человека также свидетельствует об их безопасности.

Генетически модифицированные микроорганизмы в настоящее время не используются и не планируются для использования в пищевых продуктах. Однако быстрое развитие в этой области может изменить цели их применения. Самая важная проблема безопасности — это содержание маркеров устойчивости к антибиотикам в генетических компонентах модифицированных организмов. Процедуры отбора были разработаны, чтобы гарантировать отсутствие таких маркеров специально для лактококков. 52 В случае новых пробиотиков было предложено использование инактивированных бактерий, отчасти потому, что их потребление кажется более безопасным, чем использование жизнеспособных бактерий. Однако информации о влиянии методов инактивации на структуру и состав клеточной стенки мало. Например, методы термообработки могут вызвать ряд изменений в структурах клеточной стенки чувствительных пробиотиков, таким образом влияя, например, на иммуногенность и адгезионные свойства этих агентов.Такие заботы ограничиваются термической обработкой; пагубные эффекты также можно ожидать, например, в ответ на лиофилизацию и другие технологические обработки.

Взятые вместе, влияние и долгосрочное воздействие традиционных и новых пробиотиков на резидентную микрофлору кишечника и их метаболическую активность следует охарактеризовать в четко определенных исследованиях. Они должны включать характеристику конкретных иммуномодулирующих свойств штаммов для разработки конкретных клинических применений в определенных целевых популяциях.

ВЫВОДЫ

Пробиотики — это живые микробные пищевые добавки или компоненты бактерий, которые, как было доказано, оказывают благотворное влияние на здоровье человека. Недавние исследования расширили определение пробиотиков, поскольку было показано, что генетически модифицированные микробы и нежизнеспособные микробы могут в равной степени обладать таким потенциалом. Однако нормализация свойств несбалансированной аборигенной микрофлоры специфическими штаммами здоровой микрофлоры кишечника составляет основу пробиотической терапии.Было показано, что пероральное введение пробиотиков усиливает различные линии защиты кишечника: иммунную изоляцию, иммунную элиминацию и иммунную регуляцию. Пробиотики также стимулируют неспецифическую резистентность хозяина к микробным патогенам и тем самым способствуют их искоренению. Применение пробиотиков в настоящее время заключается в снижении риска заболеваний, связанных с дисфункцией кишечного барьера. Пробиотические свойства штаммов различаются; различные бактерии или их модификации / компоненты обладают определенными участками прикрепления, иммунологическими эффектами и различными эффектами в здоровой и воспаленной среде слизистой оболочки.В будущем такие специфические свойства пробиотиков могут быть использованы при разработке профилактических и терапевтических вмешательств для конкретных заболеваний.

ССЫЛКИ

  1. Salminen S , Bouley C, Boutron-Ruault MC, и др. . Физиология и функции желудочно-кишечного тракта — цели для развития функционального питания. Br J Nutr1998; 80 (добавлено): 147–71.

  2. Берг РД .Аборигенная микрофлора желудочно-кишечного тракта. Тенденции Microbiol 1996; 4: 430–5.

  3. Бенно Ю. , Мицуока Т. Развитие микрофлоры кишечника у человека и животных. Бифидобактерии Microfi1986; 5: 13–25.

  4. Cebra JJ . Влияние микробиоты на развитие иммунной системы кишечника. Am J Clin Nutr1999; 69 (добавлено): 1046–51.

  5. Судо N , Савамура С., Танака К., и др. .Необходимость кишечной бактериальной флоры для развития системы продукции IgE, полностью восприимчивой к индукции оральной толерантности. J Immunol1997; 159: 1739–45.

  6. Grönlund MM , Arvilommi H, Kero P, и др. . Важность кишечной колонизации в созревании гуморального иммунитета в раннем младенчестве: проспективное последующее исследование здоровых младенцев в возрасте 0–6 месяцев. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed2000; 83: F186–92.

  7. Harmsen HJ , Wildeboer-Veloo AC, Raangs GC, и др. . Анализ развития кишечной флоры у детей, находящихся на грудном вскармливании и на искусственном вскармливании, с использованием методов молекулярной идентификации и обнаружения. J Pediatr Gastroenterol Nutr2000; 30: 61–7.

  8. Isolauri E , Sütas Y, Kankaanpää P, et al . Пробиотики: влияние на иммунитет. Am J Clin Nutr, 2001; 73: S444–50.

  9. Sanderson IR , Walker WA. Поглощение и транспорт макромолекул кишечником: возможная роль в клинических расстройствах (обновленная информация). Гастроэнтерология 1993; 104: 622–39.

  10. Weiner HL , van Rees EP. Переносимость слизистой оболочки. Immunol Lett1999; 69: 3–4.

  11. Duchmann R , Kaiser I, Hermann E, и др. .Существует толерантность к резидентной кишечной флоре, но она нарушается при активном воспалительном заболевании кишечника (ВЗК). Clin Exp Immunol1995; 102: 448–55.

  12. Hooper LV , Wong MH, Thelin A, и др. . Молекулярный анализ комменсальных взаимоотношений между хозяином и микробом в кишечнике. Science2001; 291: 881–4.

  13. Groux H , Powrie F. Регуляторные Т-клетки и воспалительное заболевание кишечника.Immunol Today1999; 20: 442–6.

  14. Grönlund MM , Lehtonen OP, Eerola E, и др. . Фекальная микрофлора здоровых детей, рожденных разными способами родоразрешения: стойкие изменения микрофлоры кишечника после кесарева сечения. J Pediatr Gastroenterol Nutr, 1999; 28: 19-25.

  15. Isolauri E , Kaila M, Mykkänen H, и др. . Пероральная бактериотерапия вирусного гастроэнтерита.Dig Dis Sci1994; 39: 2595–600.

  16. Malin M , Verronen P, Mykkänen H, и др. . Повышенная активность бактериальной уреазы в фекалиях при ювенильном хроническом артрите: свидетельства изменения микрофлоры кишечника? Br J Rheumatol 1996; 35: 689–94.

  17. Apostolou E , Pelto L, Kirjavainen PV, и др. . Различия в бактериальной флоре кишечника здоровых взрослых и взрослых с гиперчувствительностью к молоку, измеренные с помощью флуоресцентной гибридизации in situ.FEMS Immunol Med Microbiol2001; 30: 217–21.

  18. Björkstén B , Naaber P, Sepp E, и др. . Микрофлора кишечника у детей 2-летнего возраста из Эстонии и Швеции с аллергией. Clin Exp Allergy 1999; 29: 342–6.

  19. Isolauri E . Пробиотики при болезнях человека. Am J Clin Nutr, 2001; 73: 11425–65.

  20. Isolauri E , Juntunen M, Rautanen T, и др. .Штамм Lactobacillus человека (Lactobacillus GG) способствует выздоровлению детей от острой диареи. Педиатрия, 1991; 88: 90–7.

  21. Majamaa H , Isolauri E, Saxelin M, и др. . Молочнокислые бактерии в лечении острого ротавирусного гастроэнтерита. J Pediatr Gastroenterol Nutr, 1995; 20: 333–9.

  22. Pant AR , Graham SM, Allen SJ, и др. .Lactobacillus GG и острая диарея у детей раннего возраста в тропиках. J Trop Pediatr 1996; 42: 162–5.

  23. Guarino A , Canani RB, Spagnuolo MI, и др. . Пероральная бактериальная терапия сокращает продолжительность симптомов и выведение вирусов у детей с легкой диареей. J Pediatr Gastroenterol Nutr, 1997; 25: 516–19.

  24. Isolauri E , Kaila M, Arvola T, и др. .Диета при ротавирусном энтерите влияет на проницаемость тощей кишки для макромолекул у крыс-сосунов. Педиатр Res1993; 33: 548–53.

  25. Kaila M , Isolauri E, Soppi E, и др. . Усиление ответа циркулирующих клеток, секретирующих антитела, при диарее человека с помощью штамма лактобацилл человека. Pediatr Res1992; 32: 141–4.

  26. Guandalini S , Pensabene L, Zikri MA, и др. .Lactobacillus GG, вводимый в растворе для пероральной регидратации детям с острой диареей: многоцентровое европейское исследование. J Pediatr Gastroenterol Nutr2000; 30: 54–60.

  27. Saavedra JM , Bauman NA, Oung I, и др. . Кормление младенцев в больнице Bifidobacterium bifidum и Streptococcus thermophilus для профилактики диареи и выделения ротавируса. Lancet1994; 344: 1046–9.

  28. Оберхелман Р.А. , Гилман Р.Х., Шин П., и др. .Плацебо-контролируемое испытание Lactobacillus GG для предотвращения диареи у недоедающих перуанских детей. J Pediatr1999; 134: 15–20.

  29. Szajewska H , Kotowska M, Mrukowicz JZ, и др. . Эффективность Lactobacillus GG в профилактике нозокомиальной диареи у младенцев. Журнал Педиатр, 2001; 138: 361–5.

  30. Малин М. , Суомалайнен Х., Сакселин М., и др. .Содействие иммунному ответу IgA у пациентов с болезнью Крона с помощью пероральной бактериотерапии Lactobacillus GG. Энн Нутр Метаб 1996; 40: 137–45.

  31. Mombaerts P , Mizoguchi E, Grusby MJ, и др. . Спонтанное развитие воспалительного заболевания кишечника у мышей с мутантными Т-клеточными рецепторами. Cell1993; 75: 275–82.

  32. Brandtzaeg P . Развитие иммунной системы слизистых оболочек человека.В: Bindels JG, Goedhart AC, Visser HKA, eds. Последние разработки в области детского питания . Великобритания: Kluwer Academic Publishers, 1996: 349–76.

  33. Гаскинс HR . Иммунологические аспекты взаимодействия хозяина / микробиоты в кишечном эпителии. В: Mackie RI, White BA, Isaacson RE, eds. Желудочно-кишечная микробиология . Нью-Йорк: International Thomson Publishing; 1997: 537–87.

  34. Страчан Д.П. .Сенная лихорадка, гигиена и размер домочадца. BMJ1989; 299: 1259–60.

  35. Sütas Y , Soppi E, Korhonen H, и др. . Подавление пролиферации лимфоцитов in vitro бычьим казеином, гидролизованным ферментами, производными Lactobacillus GG. J. Allergy Clin Immunol. 1996; 98: 216–24.

  36. Sütas Y , Hurme M, Isolauri E. Подавление продукции IL-4, индуцированной антителами против CD3, бычьими казеинами, гидролизованными ферментами, производными Lactobacillus GG.Scand J Immunol1996; 43: 687–9.

  37. Pessi T , Sütas Y, Hurme M, и др. . Поколение интерлейкина-10 у детей с атопией после перорального приема Lactobacillus rhamnosus GG. Clin Exp Allergy 2000; 30: 1804-8.

  38. Isolauri E , Arvola T, Sütas Y, и др. . Пробиотики в лечении атопической экземы. Clin Exp Allergy 2000; 30: 1605–10.

  39. Majamaa H , Isolauri E.Пробиотики: новый подход к лечению пищевой аллергии. J. Allergy Clin Immunol. 1997; 99: 179–86.

  40. Kalliomäki M , Kirjavainen P, Eerola E, и др. . Отчетливые закономерности микрофлоры кишечника новорожденных у младенцев, у которых атопия развивалась и не развивалась. J Allergy Clin Immunol, 2001; 107: 129–34.

  41. Pelto L , Isolauri E, Lilius EM, и др. .Пробиотические бактерии подавляют вызванную молоком воспалительную реакцию у субъектов с гиперчувствительностью к молоку, но обладают иммуностимулирующим эффектом у здоровых субъектов. Clin Exp Allergy 1998; 28: 1474–9.

  42. Каллиомяки М. , Салминен С., Керо П., и др. . Пробиотики в первичной профилактике атопического заболевания: рандомизированное плацебо-контролируемое исследование. Lancet2001; 357: 1076–9.

  43. Цзинь Л. , Маркварт Р., Чжао Х.Штамм Enterococcus faecium (18C23) подавляет адгезию энтеротоксигенной Escerichia coli K88 к слизи тонкого кишечника свиней. Appl Environ Microbiol2000; 66: 4200–4.

  44. Mao Y , Nobaek S, Kasravi B, и др. . Влияние штаммов Lactobacillus и овсяных отрубей на вызванный метотрексатом энтероколит у крыс. Гастроэнтерология 1996; 111: 334–44.

  45. Ouwehand AC , Kirjavainen PV, Grönlund MM, et al .Адгезия пробиотических микроорганизмов к кишечной слизи. Int Dairy J1999; 9: 623–30.

  46. Lee YK , Lim CY, Teng WL, и др. . Качественный подход к изучению адгезии молочнокислых бактерий на клетках кишечника и их конкуренции с энтеробактериями. Appl Environ Microbiol2000; 66: 3692–7.

  47. Steidler L , Hans W, Schotte L, и др. .Лечение мышиного колита Lactococcus lactis, секретирующим интерлейкин-10. Science2000; 289: 1352–5.

  48. Hartke A , Bouché S, Giard JC, и др. . Реакция молочнокислого стресса на Lactococcus lactis subsp. lactis. Curr Microbiol 1996; 33: 194–9.

  49. Hartke A , Bouché S, Gansel X, и др. . Устойчивость к стрессу, вызванная голоданием, у Lactococcus lactis subsp.lactis IL1403. Appl Environ Microbiol1994; 60: 3474–8.

  50. Kets EPW , Teunissen PJM, de Bont JAM. Влияние совместимых растворенных веществ на выживаемость молочнокислых бактерий, подвергнутых сушке. Appl Environ Microbiol 1996; 62: 259–61.

  51. Perdigón G , Alvarez S, Gobbato N, и др. . Сравнительный эффект адъювантной способности Lactobacillus casei и липополисахарида на секреторный ответ кишечных антител и устойчивость к инфекции сальмонеллы у мышей.Food Agric Immunol, 1995; 7: 283–94.

  52. Эль-Незами H , Kankaanpää P, Salminen S, и др. . Физико-химические изменения повышают способность молочных штаммов молочнокислых бактерий удалять афлатоксин из загрязненной среды. J. Food Protect, 1998; 61: 466–8.

  53. Salminen S , von Wright A, Morelli L, и др. . Демонстрация безопасности пробиотиков — обзор.Int J Food Microbiol 1998; 44: 93–106.

  54. MacFie J , O’Boyle C, Mitchell C, и др. . Кишечное происхождение сепсиса: проспективное исследование, посвященное изучению связи между бактериальной транслокацией, микрофлорой желудка и заболеваемостью сепсисом. Gut1999; 45: 223–8.

  55. Apostolou E , Kirjavainen, Saxelin M, и др. . Хорошие адгезионные свойства пробиотиков: потенциальный риск бактериемии? FEMS Иммунол Мед Микробиол .В прессе.

Пробиотики и микрофлора

Фарм США . 2009; 34 (12): 42-44.

Продукты с пробиотиками в последнее время стали популярными в Соединенных Штатах, хотя такие продукты уже несколько десятилетий продаются в Европе и Азии. 1 Пробиотики — это живые организмы, которые при введении в достаточном количестве приносят пользу хозяину. Один из пробиотических продуктов питания — это Activia. Это линейка йогуртов, содержащих Lactobacillus, Streptococcus thermophilus , и Bifidobacterium animalis , бактерии , , и рекламируется, чтобы помочь регулярности.Хотя Activia впервые появилась в США, она продается в Европе с 1987 года. 1 Большинство пробиотических продуктов можно найти в молочных продуктах супермаркетов или в виде пищевых добавок. Существуют пробиотические замороженные йогурты и напитки на основе молочных продуктов, такие как DanActive, пробиотический йогуртный напиток, содержащий культур Lactobacillus casei munitas. Его производитель (Dannon) указывает, что клинически доказано, что продукт «помогает укрепить защитные силы вашего тела». 2 Продукты, продаваемые в аптеке, включают, среди прочего, Culturelle (Lactobacillus GG) , Florastor (Saccharomyces boulardii) и Lactinex (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus), , которые указаны для уменьшения вероятности развитие диареи из-за приема антибиотиков. 3 FDA занимает нейтральную позицию в отношении пробиотиков, следя за упаковками продуктов, чтобы компании не пытались приравнять пробиотические продукты к лекарствам от болезней.

Рост пробиотиков происходит по мере того, как многие ученые теперь сосредоточены на роли полезных бактерий в улучшении пищеварения, повышении естественной защиты и борьбе с бактериями, которые могут вызвать проблемы со здоровьем. Кишечные бактерии могут принести пользу здоровью, расщепляя токсины, синтезируя витамины и защищая от инфекций.Они также могут играть роль в предотвращении таких заболеваний, как язвенная болезнь, колоректальный рак и воспалительное заболевание кишечника. 4 В этой статье будут описаны генезис и эволюция нашего местного микробного сообщества, размер и состав его обитателей, его эффекты, преимущества и новые исследования.

Бытие и эволюция

Большинство из нас знает, что бактерии являются частью здоровой экосистемы человека (т. Е. Совокупностью видов и органических и неорганических компонентов, характеризующих конкретное место).По словам одного автора, армии бактерий, проникающих в наши тела в момент нашего рождения, являются «первобытными нелегальными иммигрантами». 5 Большинство из них трудолюбивы и дружелюбны, занимаются своими делами в сплоченных, долгоживущих сообществах, выполняя тяжелую биохимическую работу, на которую мы все рассчитываем, чтобы выжить. 5 Экосистема формируется при рождении, но альянс человека и микроба начинается за несколько месяцев до этого. В середине беременности гормональный сдвиг заставляет клетки, выстилающие влагалище, накапливать сахарный гликоген, любимую пищу колбасообразных бактерий, называемых лактобациллами.Ферментируя сахар в молочную кислоту, эти бактерии понижают pH влагалища до уровней, препятствующих росту потенциально опасных захватчиков. 6

Первая инокуляция бактерий в ротовой полости младенца включает в себя обильный забор лактобацилл, присутствующих в родовых путях матери. С первым глотком грудного молока к этим лактобактериям присоединяются миллионы бифидобактерий, родственная группа микробов, продуцирующих кислоту. 6 Источником этих бактерий являются соски матери, где бактерии появляются на восьмом месяце беременности.Бифидобактерии выделяют кислоты и химические антибиотики, которые отталкивают потенциально опасные организмы, в том числе Staphylococcus aureus. Бифидобактерии и лактобациллы вскоре присоединяются к кислотоустойчивым бактериям Streptococcus salivarius , которые появляются на языке ребенка в течение первого дня жизни. Бифидобактерии — это анаэробные плеоморфные палочки, которые расщепляют пищевые углеводы, а также синтезируют и выводят водорастворимые витамины. 7 Их название происходит от наблюдения, что они часто существуют в Y-образной или раздвоенной форме. 8 Эти организмы преобладают в толстой кишке грудных детей, составляют до 95% всех культивируемых бактерий и защищают от инфекций. 9 Как ни странно, они не встречаются в таком большом количестве у взрослых. 8 Несколько других стрептококков, а также один или несколько видов бактерий Neisseria оседают в течение первой недели. Подавляющее большинство из них исходит изо рта матери, который всегда находится в пределах досягаемости пальцев кормящего ребенка. 10

Когда ребенок начинает кормить грудью или пить смесь, популяция бактерий во рту увеличивается.Эти бактерии потребляют достаточно кислорода, чтобы создать зону, в которой могут процветать анаэробные бактерии. Когда ребенку исполнится 2 месяца, микроскопическое изображение десен крупным планом покажет скопления и цепочки бактерий и грибков. Другая волна бактерий прибывает, когда появляются первые зубы. Первый — это Streptococcus sanguis, , за ним следует Streptococcus mutans. К среднему детству разнообразие во рту превышает сотню видов, а их общее число превышает 10 миллиардов. 6 Бактерии также поселяются в носовых полостях, которые связаны со ртом через верхние дыхательные пути. В конечном итоге бактерии попадают в кишечник. В тонком кишечнике поступающие микробы воздействуют на спящую иммунную систему младенца. Ямки на поверхности пятен Пейера (скопление лимфоидной ткани в подвздошной кишке) захватывают проходящие бактерии, откуда они попадают в нижележащую лимфатическую ткань. Взаимодействие с пятнами Пейера запускает выработку большого количества антител к иммуноглобулину А (IgA).Вместо того, чтобы пометить бактерии для разрушения, IgA накапливается на бактериальной поверхности, предотвращая прикрепление бактерий к стенке кишечника. Это действие также приводит к размножению Т- и В-клеток, которые организуют атаку против этих же бактерий, если они обнаруживаются в крови или других запрещенных областях. 6 Тонкая кишка должна обеспечивать платформу для всасывания питательных веществ, но в то же время эпителий и связанные с ним иммунные клетки должны не допускать патогенов, которые покидают неблагоприятную среду желудка.Чтобы выполнить эти обязанности, эпителиальные клетки тонкого кишечника делятся со скоростью от 13 до 16 клеток каждый час. 6

Когда ребенок достигает совершеннолетия, его кишечник становится домом для почти немыслимого количества микроорганизмов. Размер популяции — до 100 триллионов — намного превышает все другие микробные сообщества, связанные с поверхностями тела, и более чем в 10 раз превышает общее количество наших соматических и половых клеток вместе взятых. 11 (Существует значительная разница как в общем количестве бактерий, так и в составе бактериальной флоры в разных частях тела. 12 ) Поскольку люди зависят от своих микробных обитателей (микробиома) для различных основных услуг, человека действительно следует рассматривать как суперорганизм, состоящий из его или ее собственных клеток и клеток всех комменсальных бактерий.

Люди изначально не наделены здоровой иммунной или пищеварительной системой. К счастью, микробиом в нашем кишечном тракте предоставляет нам генетические и метаболические атрибуты, которые нам не нужно было развивать самостоятельно, включая способность собирать недоступные иным образом питательные вещества и изменять иммунную реактивность хозяина. 11

Жители

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) взрослого человека содержит все три области жизни — бактерии, археи и эукариоты. 11 Археи — это группа прокариотических и одноклеточных микроорганизмов, которые, хотя и похожи на бактерии, эволюционировали по-разному. Первоначально археи были описаны в экстремальных условиях, но с тех пор были обнаружены во всех средах обитания, включая пищеварительный тракт таких животных, как жвачные, термиты и люди. 13 Эукариоты — это организмы, клетки которых содержат ограничивающую мембрану вокруг ядерного материала (ядра). Бактерии, живущие в кишечнике человека, достигают наивысшей плотности клеток, зарегистрированной для любой экосистемы. 14 Подавляющее большинство принадлежит двум подразделениям: Bacteroidetes (48%) и Firmicutes (51%). Bacteroidetes включает ряд родов Bacteroides , которые еще не встречались ни в какой окружающей среде, кроме желудочно-кишечного тракта животных. Фирмы включают роды Clostridium , Lactobacillus , Eubacterium , Ruminococcus и некоторые другие.В ходе первого всеобъемлющего молекулярного исследования микробиоты кишечника (нормальной микрофлоры) было идентифицировано 395 бактериальных и один архейный филотип (бактерии, определяемые последовательностью их гена рибосомной РНК). 14 Таким образом, микробиота кишечника представляет собой чрезвычайно разнообразный биореактор. Представлены восемь подразделений с расходящимися родословными. Такое разнообразие желательно для стабильности экосистемы. Похоже, что для конкретных бактерий, поведение которых благоприятно для хозяина, проводится сильный отбор хозяев. Совместная деятельность бактерий необходима для расщепления питательных веществ и обеспечения хозяина энергией.Популяции бактерий в кишечнике человека необычайно стабильны, а это означает, что существуют механизмы, подавляющие нежелательные бактерии и способствующие распространению тех, которые необходимы. 11

Bacteroides thetaiotaomicron — видный и замечательный вид бактерий в дистальных отделах кишечного тракта взрослых людей. Это очень успешный анаэробный гликофил («любящий сахар» микроб), чья потрясающая способность переваривать неперевариваемые диетические полисахариды отражена в его геноме.Он кодирует 241 гликозидгидролазу и полисахаридлиазу. Это означает, что организм обладает способностью расщеплять полисахариды, содержащие ксилан, пектин и арабинозу, которые являются обычными компонентами пищевых волокон. 15 Когда диетических полисахаридов мало, B thetaiotaomicron превращается в слизь хозяина за счет использования другого набора полисахаридсвязывающих белков и гликозидгидролаз. Другие виды Bacteroides включают B vulgatus, B distasonis и B fragilis. Все играют важную роль в процессе пищеварения.

Микробиологи от Луи Пастера (1822-1895) и Ильи Мечникова (1845-1916) до современных ученых подчеркнули важность понимания вклада нашей микробиоты в здоровье человека и болезни. Мечников, получивший Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1908 году, был одним из первых исследователей, изучавших флору кишечника человека. 16 Он разработал теорию о том, что дряхлость возникает из-за отравления организма продуктами этих бактерий.Чтобы предотвратить их размножение, он предложил диету, содержащую молоко, ферментированное бациллами, которые производят большое количество молочной кислоты. 16

Сегодня наука находится на пороге понимания того, как организм поддерживает состояние равновесия с его невероятно сложной кишечной микрофлорой. 17 Соответствующее иммунное распознавание также важно для симбиоза бактерий-хозяев (т. Е. Биологической ассоциации двух особей или популяций разных видов). Недавно было показано, что распознавание комменсальных бактерий эпителиальными клетками защищает от повреждения кишечника. 17 Другие исследования показывают, что использование антибиотиков снижает способность кишечной микрофлоры превращать фитохимические вещества в соединения, которые могут защищать от рака. 18 Однако использование антибиотиков также нарушает метаболизм эстрогенов микрофлорой кишечника, что приводит к снижению уровня эстрогенов, что может снизить риск некоторых гормональных раковых заболеваний. Использование антибиотиков может быть связано с риском рака из-за воздействия на иммунную функцию и воспаление, хотя об этих механизмах мало что известно. 19,20

Кишечные бактерии испускают химические сигналы, распознаваемые специфическими рецепторами — толл-подобными рецепторами (TLR) — врожденной иммунной системы. Взаимодействие помогает сохранить архитектурную целостность поверхности кишечника и повысить способность эпителиальной поверхности противостоять травмам. Дефицит любой из многочисленных сигнальных молекул может вызвать воспаление кишечника, которое может быть предшественником воспалительного заболевания кишечника. В настоящее время продолжаются исследования для понимания различных типов активации TLR, чтобы выяснить, как эту информацию можно использовать для лечения синдрома раздраженного кишечника, болезни Крона и других типов воспалительных состояний кишечника. 21

Группа медицинских исследователей из Ирландии недавно определила пять пробиотических бактерий, которые могут предотвратить инфекцию Salmonella у свиней и, в случае передачи на человека, потенциально могут уменьшить болезней пищевого происхождения, вызванных Salmonella , которые вызывают от 500 до 1000 смертей ежегодно в the US 4 Эта же группа также исследует микробиом человека на наличие антимикробных препаратов против патогенов. Они выделили соединение под названием лактицин 3147 из безвредной бактерии Lactococcus lactis , которая используется для производства сыра.Недавно лактицин 3147 продемонстрировал антимикробную активность против ряда генетически отличных штаммов Clostridium difficile , выделенных из кишечника человека. Это указывает на то, что лактицин 3147 может предложить новое лечение диареи, связанной с Cdifficile– , серьезного заболевания, которое поражает 3 миллиона человек в год в США и является серьезной проблемой в больницах. 4

Имеются данные, подтверждающие эффективность Lactobacillus GG в профилактике диареи и атопии у детей. 22,23 Считается, что эти организмы занимают участки связывания на слизистой оболочке кишечника, которые предотвращают прилипание патогенных бактерий. Лактобациллы также продуцируют бактериоцины, которые действуют как местные антибиотики. Диарея, связанная с приемом антибиотиков, может возникнуть, когда антибиотики нарушают нормальную флору кишечника здорового человека. Такие нарушения вызывают дисфункцию экосистемы кишечника и позволяют патогенам колонизировать кишечник и получить доступ к слизистой оболочке. Ряд организмов был изучен в качестве пробиотиков для предотвращения диареи, вызванной антибиотиками и Cdifficile ( ТАБЛИЦА 1 ). 24 Неясно, останавливают ли пробиотические добавки этот процесс, уменьшая нарушение или действуя как заменитель здоровой флоры.

Последние мысли

Недавние данные показали, что микробы и их гены играют важную роль в развитии нашей иммунной системы, в производстве жирных кислот, которые усиливают рост здоровых кишечных клеток, в разработке молекул, которые подавляют рост и вирулентность кишечных бактериальных патогенов, а также в детоксикация проглоченных веществ, которые в противном случае могли бы привести к росту раковых клеток или изменить нашу способность усваивать лекарства. 25,26 Таким образом, фармацевты станут более активно консультировать пациентов, заинтересованных в приеме пробиотиков. В Европе пробиотики считаются лекарствами и назначаются вместе с антибиотиками. 27 В США фармацевты могут посоветовать пациентам принимать такие пробиотические продукты, как Culturelle, Florastor или Lactinex во время приема антибиотиков и в течение 3–7 дней после этого. 3 Эти же продукты можно принимать для предотвращения диареи путешественников. Их следует принимать за несколько дней до поездки и продолжать в течение ее продолжительности.Попросите пациентов разделить все дозы пробиотиков и антибиотиков на 2 часа, чтобы антибиотик не разрушал пробиотические организмы. 3 Пациентам с ослабленным иммунитетом следует рекомендовать не использовать пробиотики из-за возможности системных инфекций. Другие побочные эффекты могут включать расстройство желудочно-кишечного тракта (например, метеоризм, дискомфорт).

ССЫЛКИ

1. Мартин А. В живых бактериях производители продуктов питания видят золотую жилу. Нью-Йорк Таймс .22 января 2007 г. www.nytimes.com/2007/01/22/ business / 22yogurt.html. Доступ 2 сентября 2009 г.

2. DanActive. Даннон. www.danactive.com. По состоянию на 10 сентября 2009 г.

3. Пробиотики для здоровья пищеварительной системы. Письмо фармацевта . 2006; 7 (22): 220704.

4. Фридрих MJ. Польза изучаемой микрофлоры кишечника. ЯМА . 2008; 299: 162.

5. Цугер А. Отделение друга от врага среди захватчиков тела. Нью-Йорк Таймс . 27 ноября 2007 г. www.nytimes.com/2007/11/27/health/27book.html. Доступ 2 сентября 2009 г.

6. Мешки JS. Хорошие микробы, плохие микробы . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Hill & Wang; 2007 г.

7. Macfarlane GT, Cummings JH. Пробиотики и пребиотики: может ли регулирование активности кишечных бактерий принести пользу здоровью? BMJ . 1999; 318: 999-1003.

8. Кишечная флора. http://tuberose.com/ Intestinal_Flora.html. Доступ 2 сентября 2009 г.

9. Bullen CL, Willis AT. Устойчивость грудного ребенка к гастроэнтериту. BMJ . 1971; 3: 338-343.

10. Берковиц Р.Дж., Тернер Дж., Грин П. Уровни Streptococcus mutans в материнской слюне и первичная оральная инфекция младенцев. Арка Орал Биол . 1981; 26: 147-149.

11. Backhed F, Ley RE, Sonnenburg JL, et al. Хозяин-бактериальный мутуализм в кишечнике человека. Наука . 2005; 307: 1915-1920.

12. Лейден Дж. Дж., МакГинли К. Дж., Нордстрем К. М., Вебстер Г. Ф. Микрофлора кожи. Дж Инвест Дерматол . 1987; 88 (доп. 3): 65с-72с.
13. Введение в археи. Музей палеонтологии Калифорнийского университета. www.ucmp.berkeley.edu/archaea/ archaea.html. Доступ 2 сентября 2009 г.

14. Whitman WB, Coleman DC, Wiebe WJ. Прокариоты: невидимое большинство. Proc Natl Acad Sci USA . 1998; 95: 6578-6583.

15. Гордон Дж. И., Лей Р. Э., Уилсон Р. и др. Расширение нашего взгляда на себя: инициатива микробиома кишечника человека. Центр геномных наук. www.genome.gov/Pages/Research/ Sequencing / SeqProposals /

HGMISeq.pdf. Доступ 2 сентября 2009 г.

16. Илья Мечников. Нобелевская премия по физиологии и медицине 1908 г. Биография. http://nobelprize.org/nobel_ призов / медицина / лауреаты / 1908 / mechnikov-bio. HTML. Доступ 2 сентября 2009 г.

17. Fiocchi C. Одна комменсальная бактериальная молекула — все, что нам нужно для здоровья? N Eng J Med . 2005; 353: 2078-2080.

18. Velicer CM, Heckbert SR, Lampe JW, et al. Использование антибиотиков в связи с риском рака груди. ЯМА . 2004; 291: 827-835.
19. Velicer CM, Lampe JW, Heckbert SR, et al. Гипотеза: связано ли использование антибиотиков с раком груди? Контроль причин рака . 2003; 14: 739-747.

20. Рид М.Дж., Пурохит А. Регулирование ароматазы и рак груди. Клин Эндокринол . 2001; 54: 563-571.

21. Мадара Дж. Строительство кишечника — архитектурный вклад комменсальных бактерий. N Eng J Med . 2004; 351: 1685-1686.

22. Szajewska H, ​​Mrukowicz JZ. Пробиотики в лечении и профилактике острой инфекционной диареи у младенцев и детей: систематический обзор опубликованных рандомизированных двойных слепых плацебо-контролируемых исследований. Дж Педиатр Гастроэнтерол Нутр . 2001; 33 (доп.): S17-S25.

23. Kalliomaki M, Salminen S, Arvilommi H, et al. Пробиотики в первичной профилактике атопического заболевания: рандомизированное плацебо-контролируемое исследование. Ланцет . 2001; 357: 1076-1079.

24. Роде С.Л., Бартолини В., Джонс Н. Использование пробиотиков в профилактике и лечении диареи, связанной с антибиотиками, с особым интересом при диарее, связанной с Clostridium difficile- . Нутр Клин Практик .2009; 24: 33-40.

25. Минделл Д.П. Эволюция в повседневном мире. Научный сотрудник . 2009; 300: 82-89.

26. Шерман П.М., Осса Дж. К., Джонсон-Генри К. Раскрытие механизмов действия пробиотиков. Нутр Клин Практик . 2009; 24: 10-14.

27. Бергер А. Научный комментарий: пробиотики. BMJ . 2002; 324: 1364.

Чтобы прокомментировать эту статью, свяжитесь с [email protected]

Могут ли пробиотики изменить микробиом кишечника?

Примечание редактора: Это третья серия из трех частей, посвященных пребиотикам, пробиотикам и биологически активным добавкам.Прочтите первую статью на http://bit.ly/347g6Nm, а вторую статью на http://bit.ly/2FL5zxI.

Количество микробов в организме человека превышает количество человеческих клеток в соотношении 10: 1, и большинство микробов
живут в кишечнике. Сумма количества генов всех микробов человека
микробиом примерно в 1000 раз превышает количество генов в геноме человека.

Все больше данных свидетельствует о том, что изменения в микробиоме человека коррелируют с
определенные болезненные состояния.Эти наблюдения привели к теоретической возможности
что манипуляции с микробиомом могут быть вариантом лечения некоторых заболеваний.

Степень, в которой пробиотики модулируют кишечную микробиоту хозяина у здорового
индивидуально не понятно. Теоретически пробиотики дают возможность восполнить
микрофлора после нарушения, например, во время приема антибиотиков. В
взгляд на очень разнообразную природу микробиома кишечника и толстого кишечника.
количество бактерий, присутствующих в кишечнике, сложно оценить минимальным или
частичное искажение привычной бактериальной популяции, которое может произойти во время болезни
государственный.Кроме того, микробиом и влияние антибиотиков на микробиом
может отличаться от человека к человеку.

Предполагается, что пробиотик будет живым при приеме внутрь, но организм может не выжить
транзитом через кишечник. Чтобы оставаться в живых в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, пробиотик
требует способности выжить в кислой среде желудка и способности
сопротивляться подавлению роста, опосредованному желчной солью. Некоторые пробиотики сопротивляются деградации желчи
путем секреции гидролаз желчных солей, которые расщепляют желчные кислоты.Однако деконъюгация
желчных кислот может ухудшить переваривание основных пищевых липидов.

Некоторые люди предполагают, что пользу для здоровья могут принести даже мертвые микробы.
Но на сегодняшний день постоянное изменение микрофлоры кишечника определить сложно.
в болезненном состоянии. Даже если выявлено изменение микробиома в связи с
болезненное состояние, причинно-следственную связь определить сложно.

Хотя концепция изменения микрофлоры кишечника может быть разумной интуитивно, некоторые
вопросы заслуживают рассмотрения.Действительно ли микроорганизмы, вводимые перорально, колонизируют
поверхности слизистой оболочки хозяина? Если так, то как долго? Необходима ли колонизация для получения
выгода? Большинство заявлений о колонизации кишечника основаны на восстановлении выведенных из организма пробиотиков.
в стуле без признаков колонизации слизистой оболочки.

Попытки документально подтвердить прямую колонизацию слизистых оболочек введенными пробиотиками с отбором проб
с помощью эндоскопии дали разные результаты. Некоторые исследования показали, что колонизация может
возникают, в то время как другие показали ограниченную колонизацию введенными микробами, если она вообще есть.Было проведено несколько исследований с последующим наблюдением более двух недель. Доступные результаты
предполагают высокую вариабельность среди субъектов, а также по штамму, содержащемуся в пробиотике.

Какое из следующих утверждений верно?

a) Микробиом кишечника включает генетический материал всех микробов, включая
бактерии, грибки, простейшие и вирусы, обитающие в кишечном тракте.

b) Синбиотик относится к препарату, который представляет собой комбинацию пробиотика и пребиотика.
что избирательно поддерживает пробиотик.

c) Вагинальный посев ребенка, рожденного путем кесарева сечения, является безопасной практикой.

г) Пробиотики и пребиотики можно найти в печенье, хлопьях, шоколаде и молочных продуктах.
продукты.

Ответ: a, b и d верны

Безопасность пробиотиков

Несмотря на отсутствие доказанной пользы, пробиотики обычно считаются безопасными
у здоровых взрослых. Использование у новорожденных, маленьких детей и людей без неповрежденного иммунитета.
система была связана с повышенным риском заражения и других заболеваний,
особенно среди младенцев, новорожденных с очень низкой массой тела при рождении, новорожденных в
отделение интенсивной терапии новорожденных и пациенты с ослабленным иммунитетом.

Сообщалось о серьезных нежелательных явлениях, возникших как осложнение приема пробиотиков.
включают бактериемию, фунгемию, эндокардит, пневмонию и глубокий абсцесс брюшной полости.
Сообщаемые легкие нежелательные явления возникают нечасто и включают сыпь, тошноту, метеоризм,
вздутие живота и запор. Серьезные осложнения произошли в основном в
новорожденные и люди с ослабленным иммунитетом. Осложнения у здоровых людей встречаются реже.
частные лица.

Частота нежелательных явлений, связанных с применением пребиотиков или пробиотиков, изучена недостаточно.
особенно, когда эти продукты вводятся для лечения болезни или пациентам
при повышенном риске таких осложнений, как у недоношенных детей.Большинство сообщений об осложнениях
публикуются в виде отчетов о случаях, поэтому общая частота нежелательных явлений не полностью изучена.

В недавнем систематическом обзоре более 300 исследований пробиотиков отмечалось, что побочные эффекты
и о проблемах безопасности может плохо сообщаться, особенно в исследованиях, спонсируемых промышленностью.
(Бафета А. и др. Ann Intern Med. 2018; 169: 240-247). Авторы заключают, что «большинство исследований синбиотиков, пробиотиков или
у пребиотиков отсутствуют ключевые параметры безопасности, что вызывает сомнения в нашей уверенности.
в выводах о безопасности этих вмешательств.”

Ни Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, ни Европейское управление по безопасности пищевых продуктов
одобрил любой пробиотик для лечения или профилактики заболеваний.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *