Пробиотики и их физиологическая роль в питании человека

Введение
Организм человека обильно заселен микроорганизмами. Их численность составляет 1013-1015, а количество видов – от 2,5 до 10 тысяч. Состав доминантных видов микрофлоры достаточно стабилен у каждого конкретного человека, в то время как общее содержание бактерий (КОЕ/г) может у разных людей отличаться в 12-2200 раз [2].
Более 60% микрофлоры обитает в кишечнике человека, а именно – в толстой кишке, где их количество достигает 1012-1014 КОЕ. В течение последних 30 лет интерес к микробной популяции кишечника (микробиоте) возрос [5]. Как показали исследования, микробиота - не пассивный обитатель кишечника, она активно взаимодействует с организмом хозяина, влияя на пищеварение, иммунитет, модулируя эффект патогенных бактерий [5].
Нормальный состав микрофлоры может меняться под действием стрессовых экзо- и эндогенных факторов, в том числе приема антибиотиков, гормональных препаратов, влияния климатических и экологических факторов, нарушения пищевого статуса и т.д. С задачей поддержания и нормализации нормального состава микрофлоры организма призваны справляться пробиотики. Это живые микроорганизмы и вещества микробного происхождения, которые при естественном способе введения оказывают благоприятные эффекты на физиологические функции, биохимические и поведенческие реакции организма через оптимизацию его микроэкологического статуса. За последние 20 лет был достигнут существенный прогресс в изучении микробиоты, ее представителей и их функциональных возможностей. Однако ряд проблем остается нерешенным. Сложной задачей остается выбор пробиотических штаммов, пригодных для изучения и применения. Требуют дальнейшего изучения механизмы действия пробиотиков, в том числе для обоснования оптимальных доз и продолжительности их применения [7].
Цель работы – изучить основные характеристики и функции пробиотиков.
Глава 1. Общая характеристика пробиотиков
Термин «пробиотический» начал использоваться с 1964 года для обозначения веществ, необходимых для здорового образа жизни. В 1974 году R.Parker использовал термин «пробиотики» для обозначения микробных препаратов, обладающих способностью регулировать микробную экологию кишечника. Пробиотические микроорганизмы используются в различных пищевых продуктах, особенно в молочных, а также употребляются в качестве пищевых добавок в виде таблеток и капсул. Основной концепцией разработки новых пробиотических продуктов является восполнение необходимых и полезных микроорганизмов [3].
В состав современных препаратов-пробиотиков включают следующие группы микроорганизмов:
- бифидобактерии (Bifidobacterium bifidum, B.infants, B.breve, B.lactis, B.thermophilum);
- лактобациллы (Lactobacillus acidophilus, L.brevis, L.helveticus, L.fermentum)
- лактококки (Lactococcus lactis).
- кишечная палочка Echerichia coli.
- энтерококки (Enterococcus faecalis, E.faecium).
- стрептококки (Streptococcus salivarius, S.lactis, S.intermedius).
- бациллы (Bacillus cereus, B.subtilis)
- сахаромицеты [2].
Пробиотик может содержать монокультуру или комбинацию нескольких видов бактерий. Разработаны 4 поколения пробиотиков:
- препараты 1 поколения – Лактобактерин, Бифидумбактерин – содержат 1 штамм микроорганизмов;
- препараты 2 поколения – Биоспорин, Споробактерин – содержат неспецифические для человека микроорганизмы и являются самоэлиминирующимися антагонистами.
- препараты 3 поколения – Ацилакт, Аципол, Линекс – содержат несколько штаммов бактерий одного или разных видов с взаимоусиливающимся действием.
- препараты 4 поколения – Пробифор, Бифидумбактерин форте – иммобилизованные на сорбенте бифидосодержащие препараты [2].
Сейчас идет разработка препаратов V поколения, которые содержат рекомбинантные пробиотики, полученные путем генной инженерии.
Современные пробиотики применяются для лечения следующих проблем:
- выборочной стимуляции иммунной системы;
- действия на ключевое звено патогенеза заболевания;
- влияния на механизм действия основного лекарственного средства: усиление его основного эффекта (например, усиление антимикробного действия антибиотиков) или придание дополнительных свойств;
-профилактика реинфекции и т.д

. [2].
Пробиотики должны соответствовать следующим требованиям:
- эффект препаратов должен быть доказан в рандомизированных контролируемых исследованиях;
- обладание стабильной клинической эффективностью;
- отсутствие патогенности, токсичности, побочных эффектов при длительном применении.
- наличие колонизационного потенциала, т.е. способности сохраняться в пищеварительном тракте до достижения максимального положительного эффекта. Микроорганизмы должны сохранять активность до тех пор, пока не достигнут необходимого отдела ЖКТ. Например, для того, чтобы быть активными в толстой кишке, микроорганизмы должны обладать устойчивостью к действию слюны, низкой кислотности в желудке, действию ферментов желчи и кишечника, изменению рН и химического состава продуктов питания [3,5].
- стабильность и сохранение жизнеспособности бактерий при длительном хранении.
- конкурентоспособность по отношению к резидентной мкирофлоре.
Требования предъявляются и к бактериям, которые входят в состав пробиотика:
- должны быть получены от здорового человека и идентифицированы до вида. В ряде случаев даже принадлежащие к одному виду разные штаммы могут различаться генетическими и физиологическими свойствами.
- не должны подавлять активность нормальной микрофлоры.
- не должны проникать из просвета кишечника во внутреннюю среду организма.
- должны обладать стабильностью, быть безопасными для людей;
- должны обладать способностью к адгезии к эпителиальным клеткам;
- должны обладать способностью к воспроизводству в больших количествах с сохранением генетической стабильностью
- должны обладать широким спектром антагонистической активности в отношении патогенной и условно-патогенной микрофлоры [2].
Глава 2. Физиологическая роль пробиотиков
Функции микробиоты важны и разнообразны. Их можно объединить в три группы: 1) метаболические; 2) антитоксические, защитные, иммунные; 3) антимутагенные и антиканцерогенные. Соответственно, такие же функции может выполнять и пробиотическая микрофлора.
Идея о том, что бактерии, попадающие в организм с пищей, могут позитивно влиять на жизнедеятельность макроорганизма, появилась еще более 100 лет назад. Так, И.И.Мечников предположил, что употребление кисломолочных продуктов, содержащих бактерии рода Lactobacillus, может подавлять деятельность патогенных микроорганизмов. После Первой мировой войны приобрели популярность йогурты и кисломолочные продукты. В 1980-х годах активно начали продаваться продукты, содержащие пробиотические добавки [1].
Согласно современным представлениям, бактерии пробиотиков могут влиять как на другие микроорганизмы – комменсалы, так и на организм человека. Спектр их воздействия очень широк и включает в себя:
1. Эффекты общего характера:
- синтез нутриентов и антиоксидантов;
- активация MALT-системы (совокупность лимфатических и лимфоидных клеток, расположенных в подслизистом слое стенки органов желудочно-кишечного тракта);
- стимулирование продукции муцина слизистыми оболочками);
-модуляция ответа Th1/Th2 (адаптивный иммунный ответ, регулируемый разными популяциями Т-лимфоцитов);
- микробное пищеварение, конкуренция за пищевые вещества с патогенами.;
- снижение продукции эндотоксинов;
- удаление свободных радикалов;
- снижение мутагенности и канцерогенности.
2. Гуморальные эффекты
- ингибирование синтеза IgE;
- стимуляция продукции IgA;
- стимуляция выработки оксида азота (II);
- модулирование цитокинового ответа.
3. Клеточные эффекты
- активация локальных микрофагов для презентации антигена В-лимфоцитам;
- способствование росту и регенерации клеток;
- способствование физиологическому апоптозу [2,6].
Действие пробиотиков осуществляется на 3 уровнях:
1) В полости кишечника, где они конкурируют с патогенной и условно-патогенной микрофлорой;
2) В кишечном эпителии, где повышают эффекты защитного кишечного барьера;
3) На уровне клеточного иммунитета [7].
Пробиотики контролируют активность патогенной микрофлоры путем конкуренции за питательные вещества, за адгезию, продукцией бактериоцинов, модификацией патогенных токсинов.
Адгезия пробиотиков к кишечному эпителию способствует функционированию цитоскелета энтероцитов и межклеточных плотных контактов