Открытие пробиотиков и их роль в здоровье — вымысел или реальность?

Человеческое тело содержит триллионы микроорганизмов, живущих вместе с ним. Половину этих микроорганизмов составляет включающая бактерии, грибы, простейших и вирусы микробиота. Рассмотрение микроорганизмов микробиоты вместе с их генами называется микробиомом.

После начала проекта «Микробиом человека» число исследований микробиоты быстро выросло, а ее влияние на наше здоровье слишком велико, чтобы его игнорировать.

Микробиота индивидуальна, как отпечатки пальцев

Ее формирование начинается в утробе матери, а разнообразие меняется на протяжении всей жизни. На нее влияют многие факторы: способ рождения, питание, возраст, пол, применение антибиотиков, генетическая предрасположенность, географическое положение и болезни. Метаболиты, выделяемые кишечной микробиотой (например, короткоцепочечные жирные кислоты), влияют на системы человеческого организма, прежде всего иммунную, и действуют как эндокринный орган.

Дисбиоз: нарушение баланса бактерий кишечной микробиоты

При таких заболеваниях, как ожирение, диабет, рак и Alzhemier, микробиота различается в зависимости от болезни. Однако обвинять лишь один вид бактерий неправильно, поскольку микроорганизмы живут сообществами, находясь в сложных взаимных отношениях.

Поиск способов воздействия на микробиоту

Из-за взаимодействий микробиоты с системами человеческого организма разрабатываются способы воздействия на нее. Примеры — применение пробиотиков и пребиотиков, фекальная микробная трансплантация (FMT), лекарства и потенциальные будущие вакцины. В этой статье мы расскажем о появлении пробиотиков и их коммерциализации.

История пробиотиков

В конце 19-го века Луи Пастер открыл ферментационные свойства молочнокислых бактерий и назвал их полезными, поскольку они предотвращают порчу продуктов. Открытие того, что не все бактерии вредны, стало поворотным моментом в науке. Илья Мечников, получивший Нобелевскую премию в 1908 году за исследования фагоцитоза, выдвинул гипотезу о связи макулярной дегенерации (болезни желтого пятна) с кишечной микробиотой. Он считал, что кишечные бактерии могут определять нашу судьбу. Его гипотеза: если лактат, вырабатываемый бактериями при ферментации, способен препятствовать росту вредных бактерий, тот же процесс может происходить в кишечнике. Следовательно, молочнокислые бактерии могут препятствовать образованию токсинов в кишечнике. Сегодня для производства йогурта используют бактерии Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus.

Мечников работал над выделением чистых культур из образца болгарского ферментированного молока, содержавшего в том числе эти бактерии. Таким образом он открыл пробиотические бактерии и их значение.

Бизнесмена греческого происхождения Исаака Карассо глубоко поразило воздействие недоедания и болезней на испанских детей во время 1-й мировой войны. Поэтому ровно 102 года назад, вдохновившись исследованиями Мечникова о молочных заквасках, он методом проб и ошибок смешивал свежее молоко с выделенными в Институте Пастера бактериями, способными к ферментации, чтобы производить нынешние йогурты Danone. Так появился коммерческий готовый йогурт.

Свой первый йогурт он назвал прозвищем сына Даниэля — «Маленький Даниэль». Сначала готовый йогурт продавался в городских аптеках в фарфоровых емкостях как средство, улучшающее здоровье (см. фото ниже). Через 5 лет после посещения Коллегии врачей Барселоны продукт получил похвалы, и после аптек основные каналы сбыта расширили, чтобы охватить больше потребителей. Через десять лет Даниэль присоединился к семейной компании, получившей нынешнее название Danone. Успешно расширяясь по Франции, Danone с началом 2-й мировой войны переместилась в США.

В эти годы йогурт продолжали употреблять как здоровый продукт. Из-за ферментации содержание витаминов B2, B6 и B12, а также кальция, калия, цинка и магния в нем выше, чем в других молочных продуктах. Расщепление йогуртовой лактозы ферментами L. bulgaricus и S. thermophilus снижает уровень лактозы и облегчает употребление молочных продуктов людям с непереносимостью лактозы. В 20-м веке, опираясь на наследие Пастера, ученые выделили другие полезные для здоровья штаммы, такие как Escherichia coli, Lactobacillus acidophilus LB и Lactobacillus casei Shirota.

Появление определения пробиотика

В 1974 году Ричард Б. Паркер предложил определять пробиотики как «организмы и вещества, способствующие микробному балансу кишечника». В 2001 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) опубликовала определение: «живые микроорганизмы, приносящие пользу здоровью человека при применении в достаточном количестве». Бактерии Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Bacillus и дрожжи Saccharomyces, Aspergillus, Candida известны как пробиотики.

В 1987 году Danone начала выпуск Activia® с Bifidobacterium lactis (BFMP), а в 1994 году — Actimel® с L. casei (LFMP): двух ферментированных молочных продуктов с пробиотиками.

Изучение потенциальной пользы пробиотиков для здоровья

В 1990-х годах началась программа исследований для подтверждения пользы пробиотиков, результатом которой стали более 40 научных публикаций. Польза пробиотических продуктов распространяется на сокращение частоты или длительности расстройств пищеварения, кишечного транзита, распространенных инфекций и заболеваний, респираторных и желудочно-кишечных инфекций, профилактики диареи вследствие применения антибиотиков.

Результаты применения BFMP связаны с улучшением при желудочно-кишечных расстройствах; сообщалось об уменьшении симптомов у людей с воспалительными заболеваниями кишечника.

С рождением современной микробиологии началась новая эпоха. Современные метагеномные исследования позволили изучать механизмы действия бактерий микробиома. Лабораторные консорциумы в Европе и США открыли путь исследованиям с MetaHIT и проектом «Микробиом человека». Danone Nutricia Research участвовала в исследовании MetaHIT. Пробиотический продукт с Bifidobacterium lactis, нацеленный на здоровье кишечника, изучали совместно с такими университетами, как Гарвардская школа общественного здравоохранения имени Т. Х. Чана, UCLA и Вашингтонский университет.

Результаты исследований поддерживают гипотезу о том, что BFMP приносит пользу здоровью, влияя на активность кишечного микробиома и компоненты оси кишечник–мозг. Обнаружены доказательства того, что в кишечном микробиоме BFMP стимулирует пути, ведущие к выработке полезных короткоцепочечных жирных кислот (KZYA), и уменьшает образование кишечных газов. Результаты разных исследований оси кишечник–мозг привели к мысли, что этот продукт снижает висцеральную гиперчувствительность и регулирует активность мозга.

Было замечено, что не все участники исследований одинаково отвечают на BFMP: один и тот же пробиотик может по-разному влиять на людей. Недавно наблюдалось, что BFMP снижает образование кишечных газов только у людей, выделяющих большое количество водорода.

Обнаружены доказательства существования двух типов микробиоты — допускающей и устойчивой. Допускающий микробиом более восприимчив к воздействию BFMP, чем устойчивый. Эти результаты открыли путь к эпохе «точных пробиотиков».

Точные пробиотики будут выполнять функции кишечника, не обеспечиваемые кишечным микробиомом. Их будут адаптировать к рациону, фенотипу, образу жизни, возрасту, полу, генетике и микробиому человека. Первые точные пробиотики — бактерии L. bulgaricus и S. thermophilus, используемые для ферментации йогурта.

Пробиотики могут происходить как из традиционных молочнокислых бактерий, так и из Bifidobacterum и Akkermansia Municiphi. Akkermensia — бактерия, выделенная из кишечника и подающая надежды в области метаболического здоровья. Исследования показывают, что она улучшает различные метаболические параметры у людей с ожирением и избыточным весом.

В 2013 году Danone Nutricia Research и сотрудники UCLA опубликовали первое пробиотическое клиническое исследование оси кишечник–мозг, показав, что четырехнедельный прием BFMP здоровыми женщинами влияет на активность областей мозга, контролирующих работу центров эмоций и ощущений. Это позволяет предполагать потенциальную пользу пробиотиков за пределами кишечника, включая мозг, сердечно-сосудистую, метаболическую, костную, мышечную и иммунную системы.

Для понимания лучших способов питания кишечного микробиома было установлено партнерство с Калифорнийским университетом. Запустив инициативу «Рацион человека и микробиом» (THDMI), исследователи стремятся обнаружить лучшие диеты и продукты, употребляемые людьми в разных частях мира и способные приносить пользу кишечнику. Будущие исследования сосредоточены на механистическом понимании пользы пробиотиков. Оно повлияет не только на здоровье кишечника, но и на многие аспекты здоровья — от нервной системы до иммунной, от педиатрии до гериатрии. Вместе с тем кишечная микробиота — сложная система; большинство представленных на рынке продуктов в этой области достигли большого объема продаж, несмотря на слабую поддержку научными доказательствами.