Właściwości probiotyczne szczepów Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C. doktorant Marzena Król

Transkrypt

1 Właściwości probiotyczne szczepów Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C doktorant Marzena Król Bakteryjne szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C (Ryc.1) posiadają właściwości, dzięki którym wywierają korzystne działanie w organizmie kobiety. Ryc.1 Obrazy mikroskopowe trzech probiotycznych szczepów Lactobacillus. Lactobacillus fermentum 57A Lactobacillus plantarum 57B Lactobacillus gasseri 57C Ilość szczepów Według ekspertów z Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) i Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) w przypadku probiotyków ginekologicznych wskazane jest zastosowanie w preparacie dwóch lub więcej szczepów probiotycznych [1]. Szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C zostały wyizolowane z pochwy zdrowej kobiety jako naturalna triada, gdzie współdziałały przy wywieraniu korzystnych efektów [8]. Już pochodzenie tych szczepów sprawia, że są one dedykowane specjalnie dla kobiet. Pacjentka, przyjmując szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C, dostarcza je do ich naturalnego środowiska, gdzie korzystnie oddziałują na jej zdrowie. 7

2 Jednak należy pamiętać, że nie wszystkie szczepy Lactobacillus posiadają cechy wskazane dla szczepów probiotycznych i nie każdy z takich szczepów jest jednakowo skuteczny. Zjawisko to nosi nazwę szczepozależności. Dlatego też każdy szczep musi zostać dokładnie przebadany w celu wykazania, czy posiada on pożądane właściwości. Właściwości probiotyczne szczepów Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C zostały wykazane w licznych badaniach klinicznych, genetycznych i mikrobiologicznych, w wyniku długoletnich prac naukowców z Katedry Mikrobiologii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz ekspertów z IBSS BIOMED S.A. Pochodzenie szczepów Niezwykle ważnym aspektem w doborze odpowiednich szczepów probiotycznych jest ich pochodzenie. Wykazano, że istnieją różnice w składzie mikroflory pochwy kobiet pochodzących z różnych regionów geograficznych [2-6]. Dlatego też należy zwracać uwagę, czy bakterie probiotyczne pochodzą z rejonu, w którym są stosowane przez pacjentki. Mikroflora pochwy zdrowych Polek jest zdominowana głównie przez szczepy bakterii należące do tzw. kompleksu Lactobacillus acidophilus (35%), w tym Lactobacillus gasseri oraz szczepy Lactobacillus fermentum (30%) i Lactobacillus plantarum (30%) [7]. Tak więc szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C, które zostały wyizolowane z pochwy zdrowej Polki, są idealne dla polskich pacjentek. Adherencja Aby szczepy probiotyczne mogły wywierać korzystny wpływ na zdrowie gospodarza muszą nie tylko zostać do niego dostarczone, ale również muszą zasiedlić jego organizm. Zasiedlenie jest możliwe dzięki adherencji komórek bakterii, która następuje poprzez ich łączenie się z odpowiednimi receptorami zlokalizowanymi na powierzchni komórek gospodarza. Adherencja do tkanki umożliwia rozwój i namnażanie się bakterii probiotycznych, a kolonizacja tkanek znacząco obniża ryzyko zasiedlenia skolonizowanych tkanek przez mikroorganizmy patogenne. Ryc.2 Mikrofotografie przedstawiające adherencję wybranych szczepów do komórek linii tkankowej nabłonka pochwy A431: A - Lactobacillus fermentum 57A; B - Lactobacillus plantarum 57B. A B 8

3 W badaniach wykazano, że bakteryjne szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C posiadają zdolność do adherencji zarówno do komórek linii komórkowej nabłonka pochwy A431, jak również do komórek linii Caco-2 i linii HT-29 MTX, które reprezentują komórki nabłonka jelitowego [8,9,11]. (Ryc.2) Jest to cecha, która umożliwia wspomnianym szczepom kolonizację nabłonka pochwy i odbytu, co zostało udowodnione w przeprowadzonym badaniu klinicznym [10]. Koagregacja Wyjątkową i niezwykle korzystną dla probiotyków cechą jest zdolność do koagregacji, która sprzyja kolonizacji środowiska oraz tworzeniu biofilmu. W trakcie przeprowadzonego badania klinicznego potwierdzono występowanie zjawiska koagregacji pomiędzy komórkami szczepów bakteryjnych Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C [12]. Powstające koagregaty składają się ze szczepów należących do różnych gatunków, które różnią się morfologicznie. (Ryc.3) Wykazują one zwiększoną skuteczność kolonizacji środowiska, pokonując wspólnie niesprzyjające warunki w nim panujące. Ryc.3 Zdjęcie makroskopowe kolonii wykazujące obecność dwóch różnych morfologicznie składowych pojedynczej kolonii (lewa część: Lactobacillus fermentum 57A, prawa część: Lactobacillus plantarum 57B). Zdolność przetrwania pasażu jelitowego Szczep podawany doustnie narażony jest na działanie trudnych warunków panujących w przewodzie pokarmowym. Sok żołądkowy i sole żółci wytwarzają warunki, w których nie wszystkie bakterie są w stanie przeżyć. Bakterie, które nie są odporne na działanie takich czynników, nie przetrwają pasażu jelitowego, nie zasiedlą miejsca docelowego, a w konsekwencji nie będą korzystnie oddziaływały na organizm gospodarza. Oporność na działanie soli żółci i sztuczny kwas żołądkowy jest cechą charakteryzującą szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C, które, dzięki tym właściwościom, przeżywają pasaż jelitowy i mogą pełnić swoje funkcje w organizmie gospodarza [11]. 9

4 Działanie antagonistyczne Niezwykle ważną cechą bakterii kwasu mlekowego obecnych w biocenozie pochwy jest działanie antagonistyczne względem patogennych bakterii i grzybów. Odbywa się ono m. in. na drodze konkurencji o składniki odżywcze, syntezę swoistych związków antybakteryjnych (m.in. bakteriocyn), czy obniżanie ph środowiska poprzez produkcję kwasu mlekowego. Ponadto bakterie z rodzaju Lactobacillus blokują miejsca adherencyjne występujące na powierzchni nabłonka, co w znaczącym stopniu uniemożliwia jego zasiedlanie przez mikroorganizmy patogenne [13]. Badania naukowe wykazały, że mieszanina szczepów Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C wykazuje właściwości antagonistyczne względem bakterii i grzybów patogennych, m.in. takich jak uropatogenny szczep Escherichia coli, Streptococcus agalactiae, Gardnerella vaginalis, Prevotella bivia, Candida albicans, będących najczęstszą przyczyną infekcji układu moczowo-płciowego, jak również Clostridium difficile, Staphylococcus aureus i Enterococcus faecalis [8]. Ponadto omawiane szczepy probiotyczne mają zdolność do hamowania adhezji patogenów do powierzchni komórek linii komórkowej nabłonka pochwy A431, ograniczając w ten sposób możliwość rozwoju infekcji [14]. (Tabela 1) Tabela 1 Zdolność hamowania adhezji wybranych patogenów do powierzchni komórek nabłonka pochwy w warunkach in vitro przez szczepy L. fermentum 57A, L. plantarum 57B i L. gasseri 57C. Patogen Liczba patogenów zaadherowanych do komórek nabłonka pochwy po wcześniejszym podaniu mieszaniny badanych szczepów probiotycznych* Liczba patogenów zaadherowanych do komórek nabłonka pochwy przy braku mieszaniny badanych szczepów probiotycznych* Candida albicans 8 60 Streptococcus agalactiae Escherichia coli Gardnerella vaginalis *uśredniona ilość komórek oznaczona w polu widzenia Produkcja nadtlenku wodoru Niezwykle skutecznym mechanizmem antagonistycznego działania bakterii kwasu mlekowego względem patogennej flory pochwy jest produkcja nadtlenku wodoru. Nadtlenek wodoru produkowany przez bakterie z rodzaju Lactobacillus może hamować wzrost bakterii, szczególnie 10

5 beztlenowych [15]. Bakterie produkujące nadtlenek wodoru są niezwykle istotnym składnikiem mikroflory zdrowej pochwy, a ich liczebność zdecydowanie maleje w przypadku przewlekłych stanów zapalnych pochwy oraz w okresie ciąży. Co więcej, brak w środowisku pochwy bakterii produkujących nadtlenek wodoru wiąże się ze zwiększoną częstością występowania nawrotowych bakteryjnych waginoz pochwy [16,17]. Dlatego też organizacje FAO i WHO zalecają, aby szczepy kolonizujące pochwę posiadały zdolność produkcji nadtlenku wodoru [1]. Jednak zdolność do produkcji nadtlenku wodoru nie jest charakterystyczna dla wszystkich bakterii kwasu mlekowego i tylko niektóre z nich posiadają tą wyjątkową cechę [16]. Badania jednoznacznie wykazały, że szczep Lactobacillus gasseri 57C należy do elitarnej grupy bakterii posiadającej tą pożądaną dla probiotyków zdolność [8]. Oporność na spermicydy Niezwykle istotną właściwością probiotyków ginekologicznych, zalecaną przez Organizację Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) oraz Światową Organizację Zdrowia (WHO) [18], jest oporność na działanie środków plemnikobójczych. W przeprowadzonym badaniu wykazano, że preparat zawierający szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C wykazuje oporność na działanie spermicydu, jakim jest nonoksynol-9 [19]. Oporność na antybiotyki i chemioterapeutyki Probiotyczne szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C wykazują typową dla gatunków lekooporność. Są oporne na metronidazol, ciprofloksacynę, norfloksacynę i kwas nalidyksowy [8,20] i mogą być skutecznie stosowane m.in. w trakcie terapii wspomnianymi antybiotykami i chemioterapeutykami. Niezwykle istotnym jest fakt, iż właściwości probiotyczne są szczepozależne i nie mogą być ekstrapolowane na inne szczepy. Dlatego też istnieje konieczność dokładnego przebadania każdego szczepu w celu sprawdzenia, czy posiada on pożądane przez szczepy probiotyczne cechy. Przeprowadzone specjalistyczne badania umożliwiły wykazanie, iż szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C posiadają wybitne właściwości probiotyczne, pożądane szczególnie w przypadku preparatów ginekologicznych. Unikatowe cechy probiotycznych szczepów Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C znalazły potwierdzenie w przyznanych patentach polskim i europejskim [21,22]. Ponadto szczepy te, zgodnie z wymogami Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) oraz Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) [18], zdeponowane są w kolekcji szczepów we Wrocławiu, posiadającej status międzynarodowego ośrodka depozytowego do celów postępowania patentowego (IDA). Kolekcja ta zarejestrowana jest w Światowej Federacji Kolekcji Drobnoustrojów (WFCC, nr 106) oraz w Europejskiej Organizacji Kolekcji Drobnoustrojów (ECCO). 11

6 BIBLIOGRAFIA 1) Health and nutritional properties of probiotics in food including milk with live lactic acid bacteria, Raport of a Joint FAO/WHO Expert Consultation. Cordoba, Argentina, ) Shi Y, Chen L, Tong J, Xu C. Preliminary characterization of vaginal microbiota in healthy Chinese women using cultivation-independent methods. J Obstet Gynaecol Res. 2009;35(3): ) Vásquez A, Jakobsson T, Ahrné S, Forsum U, Molin G. Vaginal lactobacillus flora of healthy Swedish women. J Clin Microbiol. 2002;40(8): ) Zhou X, Brown CJ, Abdo Z, Davis CC, Hansmann MA, Joyce P, Foster JA, Forney LJ. Differences in the composition of vaginal microbial communities found in healthy Caucasian and black women. ISME J. 2007;1(2): ) Zhou X, Hansmann MA, Davis CC, Suzuki H, Brown CJ, Schütte U, Pierson JD, Forney LJ. The vaginal bacterial communities of Japanese women resemble those of women in other racial groups. FEMS Immunol Med Microbiol. 2010; 58(2): ) Garg KB, Ganguli I, Das R, Talwar GP. Spectrum of Lactobacillus species present in healthy vagina of Indian women. Indian J Med Res. 2009; 129(6): ) Strus M, Brzychczy-Włoch M, Kucharska A, Gosiewski T, Heczko PB. Działanie in vitro bakterii z rodzaju Lactobacillus izolowanych z pochwy na grzyby wywołujące kandydozę sromu i pochwy. Med Dooew Mikrobiol. 2005; 55: ) Heczko P. Sprawozdanie z badań laboratoryjnych właściwości probiotycznych szczepów probiotycznych bakterii z rodzaju Lactobacillus wykonanych w Katedrze Mikrobiologii Collegium Medicum UJ ) Strus M. Sprawozdanie z badań dotyczących zjawiska adherencji wybranych szczepów do ludzkich linii tkankowych HT-29 MTX i Caco ) Strus M, Kochan P, Chełmicki Z, Chełmicki A, Stefański G, Dechnik K, Jabłońska E, Heczko P. Wpływ doustnego podawania trzech probiotycznych szczepów Lactobacillus na poprawę odczynu i składu mikroflory pochwy u kobiet w wieku reprodukcyjnym. Gin. Dypl. 2008; 3: ) Heczko P. Sprawozdanie z badań laboratoryjnych nad właściwościami probiotycznymi szczepów bakterii z rodzaju Lactobacillus w preparacie provag firmy IBSS BIOMED S.A. w Krakowie ) Heczko P. Ocena skuteczności kolonizacji dróg rodnych i odbytu w trakcie stosowania preparatu pro biotycznego provag ) Osset J, Bartolomé RM, García E, Andreu A. Assessment of the capacity of Lactobacillus to inhibit the growth of uropathogens and block their adhesion to vaginal epithelial cells. J Infect Dis. 2001;183(3): ) Strus M. Sprawozdanie z badań dotyczących zdolności do hamowania adhezji patogenów do powierzchni komórek nabłonka pochwy przez szczepy probiotyczne: Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B, Lactobacillus gasseri 57C oraz ich mieszaninę ) Ocaña VS, de Ruiz Holgado AA, Nader-Macías ME. Growth inhibition of Staphylococcus aureus by H2O2-producing Lactobacillus paracasei subsp. paracasei isolated from the human vagina. FEMS Immunol Med Microbiol. 1999;23(2): ) Strus M, Brzychczy-Włoch M, Kochan P, Heczko P. Nadtlenek wodoru w regulacji mikroflory pochwy. Med Dosw Mikrobiol. 2004;56(1): ) Strus M. Sprawozdanie z badania zdolności produkcji przez szczepy probiotyczne enzymów antyoksydacyjnych o charakterze przeciwzapalnym ) Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food. Report of a joint FAO/WHO Working Group on Drafting Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food ) Strus M. Badanie hamującego działania nonoksynolu-9 na wybrane szczepy Lactobacillus fermentum 57A, Lactobacillus plantarum 57B i Lactobacillus gasseri 57C w czasie 5 i 24 godzin ) Strus M. Sprawozdanie z badań nad opornością bakterii probiotycznych na leki przeciwdrobnoustrojowe ) Polski patent nr PL ) Europejski patent nr