Оптимізація мікробіома з простими синергетичними пробіотичними штамами

Кишечник — це складна екосистема, населена трильйонами мікроорганізмів, відомих під загальною назвою мікробіота кишківника.

Ці мікроорганізми відіграють вирішальну роль у різних функціях організму, включаючи травлення, імунну регуляцію та психічне здоров'я. Збалансована та різноманітна мікробіота кишечника має важливе значення для загального благополуччя.

Пробіотики та переваги для здоров'я кишечника

«Пробіотики» привернули широку увагу завдяки своїм численним перевагам для здоров'я, особливо для підтримки здоров'я кишечника. Це живі непатогенні мікроорганізми, включаючи молочнокислі бактерії, такі як лактобактерії та біфідобактерії, які природним чином населяють товсту кишку людини (коменсальні бактерії).

Пробіотики також можуть включати нетрадиційні штами, такі як Bacillis subtilis і навіть дріжджі Saccharomyces boulardii, які ми можемо отримати з ферментованих продуктів, ґрунту, свіжих продуктів і регульованих дієтичних добавок. При вживанні в достатній кількості вони забезпечують цілий ряд переваг для здоров'я людини. Вони заселяють кишечник корисними бактеріями, допомагаючи підтримувати мікробний баланс і сприяючи здоровому середовищу в ньому.

Чому менше — це більше, коли мова йде про пробіотики

Зі зростанням інтересу до пробіотиків зростає і різноманітність доступних продуктів, кожен з яких рекламує найбільше штамів і найкращі результати, що згодом збиває споживачів з пантелику.

Продукти, які поєднують багато супутніх штамів у дуже високих дозах, мають короткостроковий ефект або взагалі не дають жодних переваг з трьох важливих причин:

1. відсутність синергії або навіть конкуренція штамів призводить до низької ефективності: хоча багато штамів існують у товстому кишечнику людини і теоретично є синергетичними, вони не діють синергічно в капсулі — середовищі, яке значно відрізняється від людського кишечника. Виробники намагаються компенсувати цю невизначеність, додаючи високі дози (передозування), щоб запобігти відмиранню, сподіваючись, що деякі бактерії потраплять до товстої кишки;
2. неможливість належної колонізації товстої кишки: штами в пробіотичній добавці можуть не витримувати суворих і мінливих умов, які існують у шлунково-кишковому тракті людини: від висококислого шлунку до лужного тонкого кишечника і, зрештою, до товстого кишечника, де вони колонізуються і живуть. Хоча ферментовані продукти з пробіотичними властивостями є ефективними, багатьом біологічно активним добавкам бракує клінічних даних, щоб зробити висновок про те, що правильна колонізація відбувається з упевненістю;
3. зниження толерантності через побічні ефекти: багато пробіотичних добавок містять пребіотики, які використовуються як паливо, що може призвести до газоутворення, здуття живота та неприємних реакцій. Навіть препарати без цих пребіотиків можуть бути короткостроковим рішенням, оскільки вони забезпечують мікробне різноманіття лише під час продовження прийому пробіотиків, а довгострокові переваги після припинення прийому будуть меншими.

Синергетична концепція в пробіотиках

Синергія — це спільна дія різних елементів, які працюють разом, щоб досягти результату, більшого, ніж сума їхніх індивідуальних ефектів.

контексті пробіотиків відібрані штами доповнюють один одного, підвищуючи їх загальну ефективність.

Чудовим прикладом синергії між пробіотиками є поєднання E. faecium T-110, C. butyricum TO-A та B. subtilis TO-A. B використання сили синергії завдяки ретельно підібраній комбінації меншої кількості штамів.

Переваги меншої кількості штамів із синергізмом

1. Підвищена стабільність: менша кількість штамів у складі пробіотика може призвести до підвищення стабільності та життєздатності продукту. Кожному штаму для виживання і розвитку потрібні специфічні умови навколишнього середовища. З меншою кількістю штамів легше забезпечити дотримання цих умов, в результаті чого пробіотичний продукт буде більш міцним і надійним.
2. Зменшення конкуренції, коли це важливо: у пробіотиках з великою кількістю конкуруючих штамів одні штами можуть витіснити інші, що призводить до менш різноманітної та менш ефективної мікробіоти кишечника. На противагу цьому, ретельно відібрані штами повинні демонструвати ріст у тому самому середовищі, а не деградацію одного або декількох штамів. Це означає, що кожен штам гармонійно працює разом, зменшуючи конкуренцію, коли знаходиться в капсулі, що, в свою чергу, призводить до збалансованого та різноманітного середовища в кишечнику, яке перемагає погані бактерії в кишечнику. Наприклад, E. faecium T-110 природно живе в кишечнику людини. Вона виробляє молочну кислоту, яка знижує рівень рН, запобігаючи розмноженню шкідливих бактерій, водночас синергічно взаємодіючи з біфідобактеріями.
3. Цільові переваги: ми можемо ефективно вирішувати конкретні проблеми зі здоров'ям, обираючи конкретні штами, які доповнюють функції один одного. Наприклад, певні штами можуть бути спрямовані на поліпшення травлення, тоді як інші підвищують імунну функцію. Синергія між штамами посилює загальний вплив на здоров'я кишечника. Наприклад, C. butyricum TO-A також природно живе в кишечнику людини і розщеплює харчові волокна на кілька корисних поживних речовин, однією з яких є масляна кислота, що живить клітини шлунково-кишкового тракту.
4. Покращена колонізація: здатність пробіотичних штамів колонізувати кишечник має вирішальне значення для їхньої ефективності. Відібрані штами повинні бути здатні протистояти суворій екології шлунково-кишкового тракту людини. Кислотостійкі, спороутворюючі або інактивовані бактерії мають більше шансів спочатку досягти, закріпитися і врешті-решт персистувати в товстому кишечнику.
5. Мінімізація побічних ефектів: деякі люди можуть відчувати травний дискомфорт при вживанні пробіотиків з декількома конкуруючими штамами. Це результат високої метаболічної активності, в результаті чого побічні продукти бродіння подразнюють товсту кишку або збільшують газоутворення. Штами можуть використовувати побічні продукти метаболізму іншого бактеріального штаму, щоб розвиватися — подібно до ланцюгової реакції росту. Прикладом такої синергії є штам B. subtilis TO-A, який підтримує ріст E. faecium та C. butyricum, а також декількох штамів корисних видів біфідобактерій.

Клінічне значення

Як уже згадувалося, багато комбінацій пробіотиків використовують теорію, а не клінічну перевірку для обґрунтування формул. Використання підходу кухонної раковини, коли багато штамів з малою кількістю даних для підтримки комбінацій кидають у капсулу і сподіваються, що вони потраплять до людського кишківника і колонізують його. Для того, щоб відчувати себе впевнено під час прийому пробіотика, необхідно ретельне тестування взаємодії між штамами в капсулі та кишечнику.

Джерела:

1. Yoshimatsu Y, Yamada A, Furukawa R, Sono K, Osamura A, Nakamura K, Aoki H, Tsuda Y, Hosoe N, Takada N, Suzuki Y. (2015). Effectiveness of probiotic therapy for the prevention of relapse in patients with inactive ulcerative colitis. World J Gastroenterol. May 21;21(19):5985-94. doi: 10.3748/wjg.v21.i19.5985. 
2. Chen CC, Kong MS, Lai MW, Chao HC, Chang KW, Chen SY, Huang YC, Chiu CH, Li WC, Lin PY, Chen CJ, Li TY. (2010). Probiotics have clinical, microbiologic, and immunologic efficacy in acute infectious diarrhea. Pediatr Infect Dis J.Feb;29(2):135-8. doi: 10.1097/inf.0b013e3181b530bf.
3. Hua, M. C., Lin, T. Y., Lai, M. W., Kong, M. S., Chang, H. J., & Chen, C. C. (2010). Probiotic Bio-Three induces Th1 and anti-inflammatory effects in PBMC and dendritic cells. World journal of gastroenterology, 16(28), 3529–3540. https://doi.org/10.3748/wjg.v16.i28.3529
4. Ariyoshi, T., Hagihara, M., Takahashi, M., & Mikamo, H. (2022). Effect of Clostridium butyricum on Gastrointestinal Infections. Biomedicines, 10(2), 483. http://dx.doi.org/10.3390/biomedicines10020483
5. Fagnant, H.S., Isidean, S.D., Wilson, L., Bukhari, A.S., Allen, J.T., Agans, R.T., Lee, D.M., Hatch-McChesney, A., Whitney, C.C., Sullo, E., Porter, C.K., Karl, J.P.. (2023). Orally Ingested Probiotic, Prebiotic, and Synbiotic Interventions as Countermeasures for Gastrointestinal Tract Infections in Nonelderly Adults: A Systematic Review and Meta-Analysis. Advances in Nutrition. https://doi.org/10.1016/j.advnut.2023.02.002.
6. Kanai, T., Mikami, Y. & Hayashi, A. (2015). A breakthrough in probiotics: Clostridium butyricum regulates gut homeostasis and anti-inflammatory response in inflammatory bowel disease. J Gastroenterol 50, 928–939. https://doi.org/10.1007/s00535-015-1084-x