Postbiotikumok - bevezetés, osztályozás és egészségügyi előnyök

Első közzététele: 2018. június 23

Szerkesztői csoport: MEDICHUB MÉDIA

KETTŐ: 10.26416/Peri.2.2.2018.1816

Absztrakt

A posztbiotikumok vagy a paraprobiotikumok egy életképtelen baktériumtermék vagy egy metabolikus melléktermék, amelyet az élő baktériumok választanak el, vagy olyan termékek, amelyek a baktériumok kémiai vagy mechanikus lízise után szabadulnak fel - például enzimek, szerves savak és peptidek. Ebben a cikkben szeretnénk olvasóinknak megfelelni a posztbiotikus koncepciónak, a posztbiotikumok megszerzésének és azonosításának módszereinek, a posztbiotikumok osztályainak és az élelmiszeriparban való felhasználásuknak.

Összegzés

A posztbiotikumok vagy a paraprobiotikumok életképtelen baktériumtermékek, metabolitok, amelyeket élő baktériumok választanak ki, vagy kémiai vagy mechanikus lízisük után felszabaduló termékek, például enzimek, szerves savak vagy peptidek. Ebben a cikkünkben magazinunk olvasóinak szeretnénk bemutatni a posztbiotikumok fogalmát, az azonosításukhoz használt módszereket, a posztbiotikumok osztályait és szerepüket az élelmiszeriparban.

A P ostbiotikumok olyan oldható tényezők, amelyeket élő baktériumok szekretálnak, vagy lízisfolyamataik eredményeként. Hatásuk a vékonybél, ahol a pre- és postbiotikumokkal együtt befolyásolják a bél mikrobiotáját (1) .

A bél mikrobiota a vékonybélből és a vastagbélből származó összes olyan mikroorganizmust képviseli, amelyek képesek jelátviteli molekulák előállítására, és fontos szerepet játszanak a test normális működésének szabályozásában. Több mint 100 billió baktériumsejtből áll, és körülbelül 1000 baktériumfaj van (2) .

A bél mikrobiota fontos része a testnek, sok funkcióval rendelkezik, és ugyanakkor a szintjén fellépő egyensúlyhiányok révén több patológiában vesz részt.

A bél mikrobiota összetétele már a születés előtt kialakulni kezd (3) .

Továbbá különféle tényezők befolyásolják, például a születési mód, az étrend, a szoptatás vagy a szoptatás. 2-3 éves kor körül a mikrobiota összetétele stabilizálódik, és hasonlítani kezd a felnőtté; még az érlelés után is változások történhetnek, akár az étrend típusa miatt - vegetáriánus, akár nem, hipo- vagy normokaloros -, vagy a beadott gyógyszerek miatt, vagy a környezet miatt, amelyben az illető él (4) .

A mikrobiota szerepe sokféle, a leggyakoribb az aktív mechanikai és biológiai gát, amely ezen a szinten védi a testet a fertőző agresszióktól (5) .

A mikrobiota minőségi és mennyiségi módosítása, majd a bélnyálkahártya szerkezetének megváltozása az immunológiailag tolerálható baktériumok fokozott permeabilitását eredményezi, amely kóros bélgyulladással és az immunválasz túlzott stimulálásával kombinálva helyi és szisztémás következményekkel járó folyamatokat indít el.: bél-, máj-, anyagcserezavarok (diszlipidémia, cukorbetegség), reumatológiai vagy neuropszichiátriai rendellenességek (szorongás, depresszió) (6) .

Így a postbiotikumok új osztályainak és az előállításukért felelős utak azonosításának a mechanikusabb megértéséhez kell vezetnie a probiotikumok, a prebiotikumok és a specifikus posztbiotikumok szerepét a bél mikrobiota összetételének és működésének helyreállításában (7). .

Annak ellenére, hogy a postbiotikumok egészségügyi előnyeinek megszerzésében szerepet játszó mechanizmusok még nem teljesen tisztázottak, tudományos adatok azt mutatják, hogy a posztbiotikumok különböző funkcionális tulajdonságokkal rendelkeznek, például: antimikrobiális, antioxidáns és immunmoduláló. Ezek a tulajdonságok pozitívan befolyásolhatják a mikrobiota homeosztázisát vagy a gazda anyagcseréjét és annak jelátviteli útvonalait, így befolyásolhatják a specifikus fiziológiai, neurohormonális, szabályozó, immunológiai és bizonyos metabolikus reakciókat (8). .

Jelenleg meglehetősen kiterjedt információ áll rendelkezésre a "jó" baktériumok alapvető, terápiás és technológiai vonatkozásairól. A legtöbb tanulmány azonban teljes sejtekre (élő sejtek vagy termikusan inaktivált sejtek) vagy a sejtmembrán/fal komponensekre összpontosított, és az oldható intracelluláris frakció (azaz a posztbiotikumok) tekintetében az irodalom kevésbé koncentrált rájuk. (9) .

Noha a közelmúltban felfedezték a posztbiotikumok jelentőségét, és annak ellenére, hogy hatásmechanizmusukat és szerkezetüket nem sikerült teljesen meghatározni, az egészségügyi előnyökre vonatkozó adatok tovább nőttek. A mai napig csak néhány tanulmány készült a posztbiotikumokról, különösen a Lactobacillus fajokból származó szintetizált postbiotikumokról (10) .

A bél kommenzális baktériumai teljes mértékben a gazdától függenek a mikrobiota növekedésének és fejlődésének előállításához szükséges tápanyagok biztosításában. Ugyanakkor az életciklus alatt a baktérium alacsony molekulatömegű metabolitokat termel; ezek a vegyületek kulcsszerepet játszanak a növekedési és szaporodási folyamatok szabályozásában, serkentik más mikroorganizmusok növekedési folyamatait, a sejtek közötti kommunikációt és védelmet nyújtanak a stresszorok ellen. Ezen oldható metabolitok egy részét élő baktériumok vagy baktériumok lízisével válthatják ki, fiziológiai előnyökkel szolgálva a gazdasejt folyamatainak és metabolikus útvonalainak megváltoztatásával (11) .

Bár ezek az előnyök baktériumonként eltérhetnek, lehetséges (legalábbis elméletileg) a biomérnöki tervezéssel olyan rekombináns probiotikumokat előállítani, amelyek képesek különféle előnyös tulajdonságok kifejtésére, mivel ezeknek a bioaktív metabolitoknak a biológiai másolatait tartalmazzák.

A posztbiotikumok általában elemi összetételük (pl .: lipidek, fehérjék, szénhidrátok, vitaminok, szerves savak) vagy fiziológiai tulajdonságaik alapján különböztethetők meg, beleértve: immunmoduláló, gyulladáscsökkentő, koleszterinszint-csökkentő, elhízásgátló, vérnyomáscsökkentő tulajdonságokat., antiproliferatív és antioxidáns (12) .

A posztbiotikumoknak van néhány közös jellemzőjük is, például: ugyanazok a biztonsági korlátok és hosszú eltarthatósági idő (legfeljebb öt évig, ha élelmiszer, ital vagy étrend-kiegészítő alkotóelemeként használják őket). Ezenkívül egy Shenderov (2013) tanulmánya kimutatta, hogy a posztbiotikumoknak más nagyon hasznos tulajdonságaik vannak, például könnyű felszívódás, anyagcsere, eloszlás és elimináció, olyan tulajdonságok, amelyek felhasználhatók különböző szervek és szövetek vizualizálására/vizsgálatára. a gazdaszervezet, így aktiválva a különféle biológiai válaszokat (13) .

Ezenkívül a posztbiotikumok nagyon fontos tulajdonsága, hogy képesek utánozni a probiotikumok egészségre gyakorolt jótékony hatását, de élő baktériumok beadása nélkül, amelyek szintén nemkívánatos káros hatásokkal járhatnak a gazdaszervezeten - a tanulmány által kimutatott hatások Tsilingri (2012), aki rámutatott, hogy a probiotikumok lokális gyulladásos választ képesek kiváltani, hasonlóan a Salmonella által kiváltotthoz (14). Ezenkívül más kockázatok is társulnak az élő baktériumok beadásához - például puffadás, puffadás, sőt bakterémia is előfordulhat immunszuppresszált és koraszülött betegeknél a probiotikus transzlokáció következtében. Ezen okok miatt a postbiotikumok alkalmazását életképes és sokkal biztonságosabb alternatívának tekintik, mint a probiotikumok (15) .

A posztbiotikumokat sejtlízis módszerekkel állítottuk elő, és ide tartoznak a következők: hő, enzimatikus kezelések, oldószeres extrakció, ultrahang. Ezen elsődleges eljárások mellett olyan módszereket is alkalmaztak, mint a centrifugálás, a dialízis és a kromatográfia.

A posztbiotikumok kimutatására, azonosítására és számszerűsítésére használt összes módszer ellenére mélyreható kutatásra van szükség az alkalmazott módszerekről és az extrakciós protokollokról, hogy képesek legyenek azonosítani az új postbiotikumokat, megérteni azok hatásmechanizmusait és modulációs útvonalait.

A posztbiotikumok bioaktivitása és hatása

Az elmúlt években számos vizsgálatot végeztek, in vitro és in vivo egyaránt a bioaktivitás és az egészségre gyakorolt hatások értékelésére, beleértve az intracelluláris metabolitokat, valamint bizonyos sejtfal-összetevőket.

A legtöbb eddig felfedezett posztbiotikum Lactobacillus és Bifidobacterium törzsből származik, de a Streptococcus és a Faecalibacterium törzsekből is szintetizáltak posztbiotikumokat. A posztbiotikumokkal végzett étrend-kiegészítés kimutatta, hogy csökkenti a vérnyomást, vérnyomáscsökkentő hatást kölcsönöz nekik. Ez a védőmechanizmus az endotheliumon még nem tisztázott, de feltételezhető, hogy összefügg a mikrobiotában bekövetkező változásokkal, a bélsorompó funkció helyreállításával és a vese szimpatikus stimulációjával (16) .

A posztbiotikumok gátló hatást gyakorolnak a patogén baktériumokra is - a Listeria monocytogenes, a Salmonella enterica S-100, az Escherichia coli E-30 és a vankomicin-rezisztens Enterococcus fajokra. Ezenkívül antioxidáns hatást azonosítottak in vitro és in vivo bizonyos metabolitokban, amelyek a Bifidobacterium animalis törzsekből származó specifikus exopoliszacharidoknak vannak kitéve, amelyeknek sikerült gátolniuk az oxid- és szuperoxidgyököket. Ezt az antioxidáns hatást különféle intracelluláris bakteriális enzimek - glutation-peroxidáz (GPx), szuperoxid-diszmutáz (SOD), nikotinamid-adenin-dinukleotid (NADH) és NADH-peroxidáz - találták meg. Másrészt egyes sejtfal-vegyületek összefüggésben vannak in vitro immunmoduláló tulajdonságokkal - lipoproteinsavak, S-fehérjék, és emellett néhány posztbiotikumnak több bioaktivitása van, képesek egyszerre aktiválni a különböző intracelluláris jelátviteli utakat. A lipoproteinsavak (LTA) számos ilyen tulajdonságot fejlesztenek ki, különféle funkciókkal rendelkeznek - daganatellenes, antioxidáns és immunmoduláló (17) .

A postbiotikumok hepatoprotektív szerepét is felfedezték. E tekintetben a Lactobacillus fermentum BGHV110 sejtfalának lízise után kapott szuszpenzió képes volt csökkenteni az acetaminofen által indukált hepatotoxicitást a G2 májsejtekben. Ezt a hatást az autofágia aktiválása tette lehetővé a G2 sejtekben a PINK1 jelátviteli út aktiválásával. Ezt a hatást más vizsgálatok is megismételték, például Sharma és mtsai. (2011), aki laboratóriumi állatokon kimutatta az Enterococcus lactis és Lactobacillus acidophilus fajok intracelluláris szuszpenziójának hepatoprotektív hatását. Ezenkívül a kutatók azt találták, hogy a posztbiotikumok képesek normalizálni a glutationszintet és csökkenteni az oxidatív stressz biomarkereit.

Egy másik fontos hatást a tanulmányban Canonici et al. (2011), aki a Saccharomyces boulardii-ból nyert tenyészetet felhasználva in vitro modelleken, a 2 b 1 kollagénreceptorok aktiválása következtében az elváltozások javulási képességének és a sejtek migrációjának növekedését figyelte meg. a sérülés után jelentősen helyrehozza a bélhámot, és emésztőrendszeri rendellenességek széles körében alkalmazható (18) .

A posztbiotikumok bioaktivitása azt sugallja, hogy ezek a vegyületek hozzájárulhatnak az egészség javításához azáltal, hogy több intracelluláris szignált aktiválnak, és más élő metabolitokkal és mikroorganizmusokkal együttesen hatnak.

A posztbiotikumok jelentősége az élelmiszer- és gyógyszeriparban

Az élelmiszeripar folyamatosan fejlődik, folyamatosan keres új termékeket. Így az elmúlt években új probiotikumokat tartalmazó termékcsaládot fejlesztettek ki.

Másrészt a probiotikumok élelmiszerekben történő alkalmazásával kapcsolatos probléma összefügg azzal a ténnyel, hogy egyes probiotikus törzsek képesek ellenállni az antibiotikumok hatásának.

A probiotikumok alkalmazásával kapcsolatos másik aggodalomra okot adó tényező a baktériumok életképességének fenntartása a termékek feldolgozása és tárolása során. A probiotikumokban használt baktériumok életképességét különféle tényezők befolyásolhatják - kölcsönhatás más mikrobiális fajokkal, a termék savasságának szintje, a környezeti hőmérséklet, az erjedési idő stb. (19) .

Ezzel szemben a posztbiotikumok sokkal stabilabbak, mint az élő baktériumokból származó formák. Például antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkező peptidek, főként bacilizin és kolotetain, amelyeket a Bacillus sp. A CS93 törzs oldható és hosszú pH-tartományban aktív marad. Ezenkívül a posztbiotikumok kontrollált és szabványosított környezetben alkalmazhatók, míg a probiotikumok esetében a bélben való bioaktivitásuk az egyes törzsek specifikus metabolikus aktivitásától függ.

Jelenleg a következő termékeket használják a gyógyszeriparban: Colibiogen ® - "sejttől és fehérjétől mentes", Escherichia coli Laves 1931 törzs tenyészeteiből származik; aminosavakat, peptideket, poliszacharidokat és zsírsavakat tartalmaz. A fő hatás a bél nyálkahártyájának gyulladáscsökkentő és regeneráló hatása.

A Del-Immune ® egy másik termék, amely peptideket, aminosavakat és L. fragmenteket tartalmaz az L. rhamosus V DV törzsből - csökkenti a gyomor-bélrendszeri kényelmetlenséget autizmussal élő gyermekeknél (20) .

A legújabb tanulmányok szerint a baktériumok líziséből származó metabolitok - hialuronsav, szfingomielin, peptidoglikánok, lipotechoesav, tejsav, ecetsav - széles hatásspektrumot kínálhatnak, és dermatológiai körülmények között jelentős előnyökkel járhatnak: ekcéma, atópiás dermatitis, heggyógyulás. napégés, napvédelem (21) .

A posztbiotikumok fő alkalmazási területe a tejkészítményekbe történő bevezetés.

A már ismert tejkészítmények mellett, amelyek pre- és probiotikumokat tartalmaznak, a fermentációs folyamat során nyert új tejtermékek életképes alternatívát jelenthetnek a gyomor-bél traktusban szenvedő csecsemők számára.

A tehéntej különböző baktériumtörzsekkel történő fermentálásával, majd rövid hőkezeléssel olyan tejképletet kapunk, amely nem tartalmaz aktív baktériumokat, csak fermentációs termékeket tartalmaz.

Bár a gyomor-bélrendszeri rendellenességek általában kisebbek és ártalmatlanok a csecsemőre, a szülőket jobban érinthetik, mert a baba vigasztalhatatlan, és orvoshoz fordulnak. Általában ezek a problémák idővel megoldódnak, ezért a gyógyszeres kezelés nem elsődleges szándék. A posztbiotikumokat tartalmazó formulák nagyon hasznosak ezekben a helyzetekben, elsősorban annak köszönhető, hogy megkönnyítik a bél emésztését és érését (22) .

A posztbiotikumok metabolitokból és/vagy sejtfalkomponensekből állnak, amelyeket élő baktériumok szekretálnak vagy baktériumok líziséből származnak, és jótékony hatással vannak a gazdaszervezet egészségére. Gyulladáscsökkentő, immunmoduláló, anti-biogén, antihipertenzív, hipokoleszterinémiás, antiproliferatív és antioxidáns tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek a tulajdonságok megerősítik azt az állítást, miszerint a posztbiotikumok javítják a gazdaszervezet egészségét azáltal, hogy stimulálják az intra- és intercelluláris útvonalakat és a mai napig nem teljesen tisztázott válaszokat.

További vizsgálatokra van szükség a cselekvésük és az általuk modulált jelek megértéséhez. Miután megértette, megalapozható a biztonságos és hatékony nagyszabású posztbiotikus termelés.

A termelési mechanizmusokat illetően nagyon fontos az egyes törzseket nagy körültekintéssel kezelni, anélkül, hogy megváltoztatnánk, annak érdekében, hogy kiküszöböljük a különböző törzsekből adódó postbiotikumok variabilitását és a környezeti tényezők rájuk gyakorolt hatását. nem ellenőrizhető.

Továbbá ahhoz, hogy a posztbiotikumok hosszú távú terápiás gyógyszerré váljanak, randomizált, kettős-vak, humán és laboratóriumi állatkísérleteket kell végezni a gazdára gyakorolt jótékony hatások alátámasztására.

Összeférhetetlenség: A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.