plik - UMP

Probiotyki i prebiotyki
Katarzyna Gafka
Probiotyki- „dla życia”
• Terminem tym określa się bakterie naturalnego
mikrobiomu wywołujące wielokierunkowe,
korzystne efekty dla funkcjonowania organizmu
człowieka, zarówno miejscowe jak i
ogólnoustrojowe.
• Również preparaty lub produkty zawierające ściśle
zdefiniowane żywe drobnoustroje o właściwościach
probiotycznych w odpowiedniej ilości, wpływające
na mikrobiom określonego miejsca w organizmie
człowieka i dzięki temu wywierające efekty
zdrowotne.
Cechy funkcjonalne szczepów probiotycznych
1.
2.
Pochodzenie z mikrobiomu człowieka
Ściśle określona przynależność rodzajowa i gatunkowa potwierdzona
metodami biologii molekularnej
3. Brak działania patogennego, inwazyjnego oraz karcynogennego
4. Oporność na działanie soku żołądkowego i kwasów żółciowych po podaniu
doustnym
5. Zachowywanie właściwości probiotycznych po procesie technologicznym
oraz względnie długim okresie przechowywania
6. Zdolność do produkcji substancji o działaniu przeciwdrobnoustrojowym, w
tym kwasów organicznych, nadtlenku wodoru oraz bakteriocyn
7. Właściwości powierzchniowe umożliwiające adherencję do komórek
nabłonkowych
8. Anatgonizm wobec typowych patogenów przewodu pokarmowego lub
układu moczowo-płciowego
9. Konkurencja o receptory z komórkami drobnoustrojów patogennych takich
jak Escherichia coli i Salmonella typhimurium
10. Korzystny wpływ na organizm gospodarza, potwierdzony w prawidłowo
przeprowadzonych, kontrolowanych badaniach klinicznych
Cechy technologiczne szczepów
probiotycznych
1. Łatwość produkcji dużej ilości biomasy
2. Oporność na procedury utrwalania, takie jak
zamrażanie czy liofilizacja
3. Żywotność i stabilność cech bakterii w czasie
przechowywania i dystrybucji produktów
probiotycznych
4. Wysoka przeżywalność przechowalnicza w
gotowym produkcie
5. Brak pogorszenia cech organoleptycznych
gotowych produktów
6. Oporność na bakteriofagi
7. Stabilność genetyczna
Drobnoustroje o działaniu
probiotycznym
• Głównie bakterie kwasu mlekowego, mogące
zasiedlać różne środowiska, w tym organizm
człowieka. Probiotyk może mieć w swym
składzie:
- pojedyncze szczepy bakterii kwasu mlekowego
(Lactobacillus spp., Streptococcus spp.),
- szczepy drożdży (Saccharomyces spp.),
- kultury pleśni (Aspergillus spp.)
- bakterie kwasu mlekowego łącznie z
wyselekcjonowanymi szczepami drożdżowymi
• przede wszystkim bakterie z rodzaju
Lactobacillus i Bifidobacterium z grupy
bakterii kwasu mlekowego, których wspólną
cechą jest zdolność beztlenowego rozkładu
węglowodanów na drodze fermentacji mlekowej
• Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus,
Streptococcus, Enterococcus, Carnobacterium,
Oenococcus, Tetragenococcus, rzadziej
Vagococcus i Weissella , Bacillus spp., niektóre
szczepy Escherichia coli (np. E.coli Nissle 1917)
oraz Propionibacterium spp. Saccharomyces, np.
S.boulardii
Źródło bakterii probiotycznych
Szczepy stosowane w preparatach probiotycznych
dla ludzi powinny pochodzić z mikrobiomu człowieka.
 Probiotyki pochodzenia jelitowego uzyskuje się przez
selekcjonowanie szczepów bakterii wyizolowanych
z przewodu pokarmowego zdrowych noworodków,
biorąc pod uwagę fakt, że bakterie zasiedlające ich jelita
w kilka dni po urodzeniu reprezentują pionierskie, zdolne do
szybkiej i skutecznej kolonizacji przewodu pokarmowego
gatunki oraz dodatkowo są szybko rozpoznawane przez
komórki układu immunologicznego zwane komórkami
prezentującymi antygen .
 W przypadku probiotyków dopochwowych, szczepy powinny
być izolowane z układu moczowo-płciowego
zdrowych, młodych kobiet
Mechanizm działania
• właściwości przeciwbakteryjne, skierowane przeciwko patogenom
przewodu pokarmowego lub układu moczowo-płciowego kobiet
• wywierają bezpośredni wpływ na wzrost bakterii chorobotwórczych
▫ Znacznie ograniczają adhezję patogenów do receptorów na powierzchni
komórek nabłonkowych,
▫ unieczynniają toksyny bakteryjne
▫ konkurują o substancje odżywcze
• pośredni wpływ wytwarzając substancje o aktywności
przeciwdrobnoustrojowej, np. bakteriocyny czy kwasy organiczne
• Działanie immunomodulujące(wpływ na odpowiedź komórkową i
humoralną) w postaci :
▫ nasilenia syntezy IgA w kępkach Peyera,
▫ osłabienie reakcji zapalnej,
▫ modyfikacja wychwytywania, prezentacji
i degradacji antygenów.
W warunkach in vivo wymienione
czynniki działają jednocześnie
i często synergistycznie
Mechanizm a jednostka chorobowa
1. Znoszenie efektu nietolerancji laktozy
2. Pozytywny wpływ na układ mikroorganizmów jelitowych.
3. Profilaktyka zakażeń dróg jelitowych
4. Poprawa systemu immunologicznego
5.Działanie przeciwalergiczne
6. Aktywność przeciwnowotworowa
7.Wpływ na stężenie lipidów we krwi i ryzyko chorób serca
8. Obniżanie ciśnienia.
9. Wpływ na infekcje moczowo-płciowe.
10. Zakażenia wywołane przez Helicobacter pylori
11. Regulacja motoryki przewodu pokarmowego (zaparcia).
12. Dobre samopoczucie.
Jak powstają?
•
•
Proces liofilizacji (suszenie sublimacyjne)
zapewnia najlepsze parametry jakościowe suchego
preparatu bakteryjnego i prowadzi do powstanie
liofilizowanej biomasy zamkniętej w szklanych
ampułkach lub fiolkach, saszetkach lub kapsułkach
twardych (celulozowych lub żelatynowych)
Przeżywalność liofilizowanych bakterii
probiotycznych zależy od ich właściwości ale także
od sposobu produkcji, opakowania i
przechowywania.
Probiotyk dopuszczony do
sprzedaży musi:
• zostać odpowiednio oznakowany
• Etykieta powinna zwierać: skład opisujący rodzaj,
gatunek i nazwę szczepu, minimalną ilość żywych
bakterii pod koniec terminu ważności;
• odpowiednie warunki przechowywania oraz dane
kontaktowe wytwórcy probiotyku.
• Nazewnictwo bakterii musi być zgodne
z aktualnymi, naukowo rozpoznawalnymi nazwami.
• Pacjent po otrzymaniu probiotyku powinien być
dokładnie poinstruowany, jak z nim postępować aby
preparat zachował swoje parametry jakościowe.
Zalety
• zwiększenie liczby pozytywnej mikroflory jelitowej
• u osobników chorych zmniejszenie ilości flory szkodliwej i przywrócenie
równowagi między szczepami.
• przywracanie naturalnej mikroflory jelitowej (po antybiotykoterapii),
• produkcja żywności funkcjonalnej,
• konserwacji produktów spożywczych.
• Wspomagają procesy trawienne i leczą kandydozę oraz próchnicę zębów
• Wpływają także pozytywnie w leczeniu alergii pokarmowych, zwiększaniu
wydajności układu immunologicznego, lepszemu wchłanianiu składników
mineralnych i witamin.
• Produkują witaminy z grupy B (B1, B2, B6, B8=H, B12), PP-niacynę, kwas
foliowy,
• Stymulują powstawanie kwasów organicznych i aminokwasów
• Wytwarzają także enzymy – esterazy i lipazy, oraz koenzym A, Q, NAD i NADP.
• produkty metabolizmu - substancje antybiotyczne, takie jak: acidofilina,
bacytracyna, laktacyna, związki antykancerogenne i immunosupresyjne
Wady
• Żywe bakterie-warunki przechowywania
• nie sformułowano uniwersalnych, ściśle
określonych lub narzuconych standardów, co do
dawki stąd aby zastosować probiotyk należy
wybrać preparat zawierający znany,
zidentyfikowany szczep bakterii o dobrze
udokumentowanym w badaniach klinicznych
działaniu probiotycznym.
Przyszłość
• Wysoka wrażliwość bakterii na warunki fizyczne związane z
przeprowadzaniem procesów technologicznych ( wysoka
temperatura i niska aktywność wody)
▫ mechanizmy chroniące bakterie przed stresem temperaturowym i niską
aktywnością wody- akumulacja osmoprotektantów :trehaloza i betaina
▫ gen betL, warunkujący kodowanie systemu transportu betainy u L.
monocytogenes, wklonowany do szczepu probiotycznego Lactobacillus
salivarius UCC118 oraz po transformacji probiotycznego szczepu
Lactococcus lactis genem ostAB warunkującym syntezę trehalozy u E.coli
znacząco poprawia jego oporność na biotechnologiczne czynniki
stresowe, wpływając na cechy takie jak osmo-, baro- i krio-oporność
• wykorzystanie specyficznie modyfikowanych probiotyków w leczeniu
infekcji jelitowych wywołanych przez enteropatogenne bakterie,
wytwarzające toksyny
▫ ekspresji na powierzchni komórek bakteryjnych specyficznego receptora
dla określonej toksyny (Shigella dysenteriae, Vibrio cholerae,
projektowaniu nowych strategii w leczeniu zakażeń HIV)
• wykorzystanie ich jako nośnika antygenów w celu przygotowania
doustnych szczepionek.
Prebiotyki
• Nietrawione składniki żywności, selektywnie
pobudzające wzrost lub aktywność jednego lub
określonej liczby rodzajów bakterii w okrężnicy,
korzystnie wpływających na zdrowie gospodarza
• Są one pożywką dla probiotyków, stymulują ich
wzrost i w przeciwieństwie do nich, nie ma w ich
składzie mikroorganizmów
Prebiotyki powinny
selektywnie stymulować wzrost i aktywność wybranych szczepów bakterii mających
korzystny wpływ na zdrowie,
obniżać pH treści jelitowej,
wykazywać korzystne dla człowieka działanie miejscowe w przewodzie
pokarmowym,
być odporne na hydrolizę i działanie enzymów przewodu pokarmowego,
nie ulegać wchłanianiu w górnym odcinku przewodu pokarmowego,
stanowić selektywny substrat dla jednego lub określonej liczby pożytecznych
gatunków mikroorganizmów w okrężnicy,
być stabilne w procesie przetwórstwa spożywczego.
5 kryteriów klasyfikacji
Produkt nietrawiony w górnych odc. p.pok.
Selektywna fermentacja w jelicie grubym przez korzystne bakterie
Fermentacja ta może prowadzić do
•
•
•
•
•
zwiększenia ekspresji lub zmiany w składzie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych,
zwiększenia masy kałowej,
umiarkowanej redukcji pH jelita grubego,
zmniejszenia azotowych produktów końcowych i enzymów fekalnych
do poprawy systemu immunologicznego
Selektywna stymulacja wzrostu i/lub aktywności bakterii jelitowych potencjalnie związanych z
ochroną zdrowia i dobrego samopoczucia
Prebiotyk musi wytrzymywać warunki przetwarzania żywności tak, aby pozostać
nienaruszonym, niezdegradowanym lub chemicznie zmienionym i dostępnym do metabolizmu
bakterii w jelitach
Prebiotyki naturalne
• Prebiotki naturalnie występują w ponad 36 000
produktów pochodzenia roślinnego, m. in. w
czosnku (9-16%), cykorii (13-20%), karczochach
(15-20%), szparagach(10-15%),cebuli (2-6%),
pszenicy (1-4%) czy bananach (0,3-0,7%)
Prebiotyki sztuczne
• laktuloza, galaktooligosacharydy,
fruktooligosacharydy, malotoligosacharydy,
cyklodekstryny, laktosacharozy
• Za najczęściej używane i najbardziej efektywne
prebiotyki są uznawane fruktany – inulina i
oligofruktoza
Zalety
•
•
•
•
•
•
•
obniżanie frakcji cholesterolu LDL we krwi,
stymulowanie układu immunologicznego,
zwiększenie przyswajalność wapnia,
zapewnienie odpowiedniej wartości pH w jelitach,
niska wartość kaloryczna,
łagodzenie objawów wrzodów żołądka i grzybicy pochwy.
Zapobiegają także reakcji nowotworzenia i wspomagają
leczenie nietolerancji laktozy i próchnicy zębów
• Prebiotyki wykazują większą trwałość i nie ma
problemów z ich włączaniem do produktów
spożywczych, ponieważ nie trzeba się martwić o ich
przeżycie w przewodzie pokarmowym i niższych
temperaturach.
Bibliografia
• Jach M, Łoś R, Maj M, Malm A, Probiotyki- Asprkty
funkcjonalne i technologiczne, POST. MIKROBIOL.,
2013, 52, 2, 161–170
• Nowak A, Śliżewska K, Libudzisz Z, Probiotyki- Historia
i mechanizmy działania, ŻYWNOŚĆ. Nauka.
Technologia. Jakość, 2010, 4 (71), 5 – 19
• Mojka K, Probiotyki, prebiotyki i synbiotyki –
charakterystyka i funkcje, Mojka K. Probiotyki,
prebiotyki i synbiotyki
• Śliżewska K, Nowak A, Barczewska R, Libudzisz Z,
Prebiotyki- definicja, właściwości o zastosowanie w
przemyśle, ŻYWNOŚĆ. Nauka. Technologia. Jakość,
2013, 1 (86), 5 – 20