PROBIOTIKUMOK ÉS HUMÁNEGÉSZSÉG
Vissza a természethez!
Szerkesztette: Dr. SZAKÁLY Sándor
G-Print Nyomda Budapest, 2004
1
A KÖNYV SZERKESZTÕJÉNEK ÉS SZERZÕINEK FONTOSABB SZEMÉLYI ADATAI ALFABETIKUS SORRENDBEN Dr. habil. FIGLER Mária (szerzõ), intézetigazgató fõiskolai tanár, belgyógyász szakorvos, Ph.D. az orvostudományban, Pécsi Tudományegyetem Egészségügyi Fõiskolai Kar, Humán Táplálkozástudományi és Dietetikai Intézet, H-7628 Pécs, Vörösmarty u. 14. Dr. POLGÁR Marianne (szerzõ), részlegvezetõ fõorvos, gyermekgyógyász szakorvos, belgyógyász szakorvos, az orvostudomány kandidátusa, Fõvárosi Madarász utcai Gyermekkórház Rendelõintézet Gastroenterologiai Szakrendelés, H-1131 Budapest, Gyöngyösi u. 29. Dr. habil. SZAKÁLY Sándor (szerkesztõ és szerzõ), kutatási-fejlesztési igazgatóhelyettes, egyetemi tanár, mezõgazdasági mérnök, tejgazdasági szakmérnök, a mezõgazdaságtudomány kandidátusa, Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet, H-7614 Pécs, Pf. 116., Tüzér u. 15. Dr. SZEKERES Júlia (szerzõ), intézetigazgató egyetemi tanár, laboratóriumi szakorvos, az MTA Doktora az orvostudományban, Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar, Orvosi Mikrobiológiai és Immunológiai Intézet, H-7621 Pécs, Szigeti u. 12. Dr. UNGER András (szerzõ), kutatóintézeti igazgató, mezõgazdasági mérnök, tejgazdasági szakmérnök, Doktor Univ., Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet, H-9200 Mosonmagyaróvár, Lucsony u. 24.
2
ELÕSZÓ E kiadvány alapvetõ célja röviden bemutatni az ún. probiotikumokat, a velük elõállított probiotikus tejtermékeket, étrend-kiegészítõket és lényegi tudományos/szakmai tájékoztatást adni a probiotikumok humánélettani szerepérõl, jótéteményeirõl. A kiadvány négy fejezetre tagozódik. Az elsõ Fejezet a témakör mai ismereteinek és azok körének alapvetõ, általános együttesét próbálja összefoglalni. Eközben kitér a kiadó Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet (MTKI) által nemzetközi kooperációban izolált probiotikus törzsekre és az intézet kutató mûhelyében kifejlesztett probiotikus tejtermékekre és kapszulázott étrend-kiegészítõkre is. A második Fejezet a csecsemõk bélflórájának kialakulását, összetételének fontosságát, majd a gyermekkorban bekövetkezõ változását követi nyomon. A harmadik Fejezet a felnõttek bélflórájának, köztük a probiotikumok metabolikus aktivitását tekinti át. Az anyagot a negyedik Fejezet zárja, amely a bélflóra és az immunrendszer kapcsolatáról szól. Az olvasó mindegyik fejezet végén a felhasznált legfontosabb irodalmi forrásokat is megtalálja. Az egyes fejezetek megírására a szakterület egy-egy kiváló hazai mûvelõjét sikerült megnyerni, ami egyben a biztosítéka is e tudományos-szakmai információs anyagban foglalt ismeretek naprakész hitelességének. A kiadványt elsõsorban a családorvosoknak, a kórházi és klinikai gyermekgyógyászoknak és belgyógyászoknak, gyógyszerészeknek, dietetikusoknak és táplálkozásbiológusoknak szánjuk, akik a lakosság gyógyításában, ill. táplálkozási felvilágosításában meghatározó szerepet játszanak. Az anyag tartalmi színvonalát is igyekeztünk ehhez igazítani. A szerkesztõ révén törekedtünk arra, hogy elkerüljük az egyes fejezetek közötti átfedéseket. Az elkerülhetetlen egy-egy mondatos, vagy bekezdéses ismétlések ugyanakkor nemcsak az anyag jobb emlékezetben tartásához járulhatnak hozzá, hanem ezzel egyben megõriztük a fejezetek egységét, egyéni arculatát és szerzõik szabadságfokát is. Az utóbbiakat szolgálta továbbá az is, hogy meghagytuk a táblázatok és ábrák fejezetenkénti sorszámozását. Kiadványunkat abban a reményben bocsátjuk útjára, hogy az hozzájárul olvasóink hasznos ismereteinek gyarapításához, ezen keresztül a magyar lakosság egészségtudatos táplálkozásának, életmódjának és egészségének javulásához. Mosonmagyaróvár–Pécs, 2004. április Minden jót! Dr. UNGER András, igazgató Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet 3
A PROBIOTIKUMOKKAL KAPCSOLATOS ALAPISMERETEK SZAKÁLY, S. Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet, H-7614 Pécs. Pf. 116., Tüzér u. 15.
1. A NEVEZÉKTAN A témakör alapfogalmait a probiotikum, a prebiotikum és a szinbiotikum testesíti meg. Ezek a 20. század utolsó két évtizedében alakultak ki és mind megnevezésükben, mind tartalmukban nemzetközileg egységesítõdtek. Probiotikumoknak nevezik mindazokat a humánbarát bélbaktériumokat, amelyek többféle jótékony hatással vannak a gazdaszervezet egészségi állapotára. Prebiotikumoknak hívják mindazokat a természetes tápanyagokat, amelyek jellemzõen a probiotikumok kizárólagos tápanyagai, ennélfogva elõsegítik azok elszaporodását, túlsúlyba kerülését. A szinbiotikumok a pro- és prebiotikumok együttesét jelentik, vagyis a két elõnyös tényezõ hatása összegezõdik, nem egyszer szinergistává válik. Ebbõl eredõen szinbiotikusak pl. azok a tejtermékek, amelyek készítéséhez nemcsak probiotikumokat, hanem egy, vagy több prebiotikumot is felhasználtak. 2. A PROBIOTIKUMOK KÖRE ÉS ALAPVETÕ JELLEMZÕIK A probiotikumok szinte kivétel nélkül tejsavbaktériumok és bifidobaktériumok. A legismertebb probiotikus tejsavbaktérium-törzsek nagyrészt a Lactobacillus (Lb.)-, kisebb részben a Streptococcus (Sc.)-nemzetséghez tartoznak. Mai ismereteink szerint minden tejsavbaktérium olyan anyagcseretermékeket (metabolitokat) termel, amelyek elõnyösek az ember egészségére, de nem minden tejsavbaktérium-törzs probiotikus. A probiotikus tejsavbaktériumok alapvetõen abban különböznek a közönséges tejsavbaktériumoktól, hogy egy részük (a régebbiek 2–30%-a, a maiak akár 80–85%-a is) túléli a gyomorban lévõ sav, a vékonybélben pedig az epesavak és az emésztõenzimek pusztító hatását és így élve jutnak el a vastagbélbe, ahol képesek elszaporodni és megtapadni a bélfalon. Ilyen elõnyös tulajdonságokkal pl. a mezofil tejsavbaktériumok (Lactococcus /Lc./ lactis, Lc. cremoris) nem, míg a joghurt hagyományos törzsei (Sc. 4
thermophilus és Lb. bulgaricus) csak részben rendelkeznek. A joghurttörzsek egy kis része képes ugyanis élve eljutni a vastagbélbe, de ott nem kolonializálódnak, nem képesek megtapadni a bélfalon és néhány hét után elpusztulnak, vagy kiürülnek. A nómenklatúra szerint tehát igazi „tranzitutasok”, hasznosságuk mégsem kérdõjelezhetõ meg, mivel elõsegítik a probiotikumok adhézióját a bélfalra és hozzájárulnak a rothasztó (putrefactive) csírák visszaszorításához. Probiotikus törzsekkel való kiegészítéssel viszont minden közönséges starter kultúra, ill. savanyú tejtermék – így a joghurt is – probiotikussá tehetõ. 3. A PREBIOTIKUMOK KÖRE ÉS ALAPVETÕ JELLEMZÕIK A prebiotikumok, korábbi nevükön a bifidus-, vagy bifidogén-faktorok, 2–9 egyszerû cukorból (monoszacharidokból) felépülõ ún. oligoszacharidok. A szervezetben nem metabolizálódnak, emiatt érintetlenül (emésztetlenül) jutnak el a vastagbélbe. Valójában tehát diétás rostok, de vízben oldhatóságuk miatt közülük is a legkiválóbbak. A diétásrost-funkció mellett igazi hasznosságuk abban rejlik, hogy a probiotikumok kizárólagos táplálékai. Miután a vastagbélben már kevés az emészthetõ táplálékmaradvány, vagyis ott relatív táplálékhiány van, az elfogyasztott prebiotikum lehetõséget kínál a humánbarát probiotikumok elszaporodására. A prebiotikumok természetes állapotban számos élelmiszerben elõfordulnak: gazdag forrásai pl. a csicsóka- és a cikóriagyökér, de léteznek a vöröshagymában, a fokhagymában és a póréhagymában, az articsókában, zabpehelyben, búzában, banánban, tejben és az érett sajtokban. Az élelmezési gyakorlatban jellemzõen az iparilag elõállított tiszta készítményeket használják fel, amelyek lehetnek folyékony sûrítmények és porok, hatóanyag-koncentrációjuk pedig 40–95% között van. A természetes ipari koncentrátumok – aszerint, hogy milyen monoszacharidokból épülnek fel – lehetnek pl. galakto-, frukto-, malto-, vagy xylo-oligoszacharidok. A világon már 1995-ben több, mint 80 ezer t prebiotikumot állítottak elõ, de a termelés ma már 200 ezer t körül van, jelezve e különleges életelixír világsikerét. A termelt mennyiség mintegy 40%-a galakto-oligoszacharid (pl. laktulóz), amelynek alapanyaga a tejcukor. 4. AZ EMBERI EMÉSZTÕRENDSZER MIKROFLÓRÁJA 4.1. A csíraszám Az emésztõrendszer ún. felsõ szakaszához – eltekintve a szájtól és a nyelõcsõtõl – a gyomor és a vékonybél, míg az alsó szakaszához a vastagbél 5
tartozik. Amíg a felsõ szakaszban az ileumig a mikrobaszám jellemzõen 102–104/g béltartalom között mozog, addig az ileumban rohamosan nõ, mígnem a vastagbélben (colonban) már 1012–1014/g béltartalom nagyságrendû. A számok egyúttal jelzik is, hogy a felsõ szakaszban jellemzõen a testi enzimes, az alsóban inkább bakteriális emésztés folyik. A colon hatalmas csíraszámából adódóan a bélsár tömegének mintegy 40–60%-át a mikrobák teste teszi ki. A hatalmas csíraszámot a szakemberek gyakran azzal is érzékeltetik, hogy a felnõttek testtömegébõl 1–1,5 kg-ot tesznek ki az emésztõrendszer mikrobái, vagyis ekkora tömeg „nem a saját tulajdonunk”. 4.2. A csíraféleségek és arányaik A vastagbélben nemcsak a csíraszám, hanem a csíraféleségek is számottevõek. Mai tudásunk szerint mintegy 400–500 mikrobafaj, ill. fajta található a colonban, amelyek fõleg a Lactobacillus (Lb.), Streptococcus (Sc.), Bifidobacterium (B.), Bakterioides (Bt.), Eubacterium (Eb.), Enterococcus (Ec.), Escherichia (E.), Veillonella (V.), Clostridium (Cl.), Proteus (P.), Pseudomonas (Ps.), Staphylococcus (Stc.) baktériumnemzetségekhez, ill. a sarjadzó- és fonalgombákhoz (élesztõkhöz és penészekhez) tartoznak. A felsoroltak közül egyértelmûen hasznosaknak az elsõ három csoportba tartozókat tekintik, de az Eubacterium- és az Enterococcus-nemzetségnél is jótéteményként jelzik a fertõzések elleni védelmet és az immunrendszer stimulálását. Velük szemben állnak a mindig és az alkalmilag (esetileg) károsak, amelyekbe – bizonyos korlátokkal – az összes többi mikrobacsoport sorolható. Az egyértelmû besorolást/megítélést az árnyalja, hogy bizonyos mikrobacsoportok a káros hatások mellett hasznos funkciót is ellátnak. Jó példa erre többek között az Escherichia-nemzetség, amelynek tagjai részt vesznek bizonyos vitaminok képzésében és a fertõzések elleni védelemben, ugyanakkor rothasztók, toxin- és karcinogénanyag-termelõk és eseti patogének. Ugyanilyen hatásokkal bírnak a Bacterioides-ek is. Jótéteményeiket tehát lerombolják a jóval súlyosabb káros hatásaik. Ráadásul vitamintermelési hasznosságuk is megkérdõjelezhetõ, ha arra gondolunk, hogy pl. a hasznos bifidobaktériumok vitamintermelése jóval többféle (B1, B2, B6, B12, nikotinsav, folsav és biotin) és nagyobb mennyiségû. Semmiképpen sem állítható fel tehát ún. neutrális csoport, ahogy ez itt-ott az irodalomban fellelhetõ, legfeljebb a kétarcúak csoportjáról beszélhetünk, amelyeknek viszont súlyosabbak a káros, mint az elõnyös hatásaik. A Veillonella-, a Clostridium-, a Staphylococcus-, a Proteus-, a Pseudomonas-nemzetségeknek, valamint az élesztõknek és penészeknek jellemzõen a káros voltát hangsúlyozzák. 6
Az itt leírtakban való könnyebb eligazodást szolgálja az 1. táblázat, amely így már további magyarázatot nem is igényel. 1. táblázat A bélbaktériumok csoportosítása hasznosságuk szerint Hasznosak
Károsak
Kétarcúak
Lactobacillus-ok Bifidobacterium-ok Sc. thermophilus Eubacterium-ok
Ps. aeruginosa Vibrionaceae Staphylococcus-ok Clostridium-ok Veillonella-k Szulfátredukálók
Enterobacterium-ok E. coli Anaerob Gram-pozitív coccus-ok Bacteroides-ek
Amíg a csecsemõknél – az anyatej prebiotikumainak köszönhetõen – a hasznos baktériumok, mindenekelõtt a bifidobaktériumok alkotják a bélflóra zömét, addig a vegyes táplálkozást folytató felnõttek vastagbelében lényegesen rosszabb a helyzet. A csecsemõk tényleges 95–98%-os hasznos flóraarányával szemben a felnõtteknél 40–45% részarányt jelölnek meg elfogadhatónak, ill. a kívánatos alsó értéknek. Ehelyett – nagy mintaszámon elvégzett vizsgálatok szerint – pl. a magyar felnõtt lakosság vastagbelében a hasznos mikrobák aránya nem haladta meg a 12%-ot, jellemzõen 1–2% között mozgott. Ehhez kapcsolódóan a köteles tudáshoz tartozik még, hogy amíg a vastagbél kezdeti szakaszaiban (caecum, colon-ascendens és -transversum) a fakultatív anaerob mikrobák is jól szaporodnak, addig a végsõ szakaszokban (colon-descendens, -pelvinum és -sigmoideum, rectum) – az oxigén gyakorlati hiánya miatt – az obligát anaerobok elszaporodására van esély. A hasznosak közül obligát anaerobok a bifidobaktériumok, az anaerob sztreptokokkuszok, a káros társaságból pedig pl. a klosztridiumok, alternatív nevükön a vajsavbaktériumok, vagy anaerob gázképzõk, továbbá ilyennek minõsülnek a Bacterioides-ek és az Enterobacterium-ok is. 4.3. Szervezetünk „konyhája” a vastagbél Bizonyított, hogy a vastagbél mûködése és az emberi egészség között igen szoros a kapcsolat. Korántsem közömbös ugyanis, hogy az ott zajló biokémiai folyamatok milyen természetûek. A káros metabolitokat (toxinokat, karcinogenézisért felelõs enzimeket, metán-, kénhidrogén-, ammónia- és hidrogéngázokat) termelõ rothasztó mikrobák tartós túlsúlya colonrákhoz, májkárosodáshoz, gyakoribb bélfertõzésekhez, irritábilis bélszindrómához (IBS), candidiasishoz, magasabb plazmakoleszterin-szinthez vezet7
het, míg a humánbarát probiotikus csírák az ilyen egészségkárosodások ellen hatnak. 5. A BÉLFLÓRA MÓDOSULÁSA ÉS FÕBB OKAI Nemcsak külföldön, hazánkban is voltak neves kutatók, akik a bélflóra nagy stabilitásáról írtak. Mára tudjuk, hogy a stabilitás éppen a nemkívánatos, káros csíracsoportok sajátja, mivel ezek ellenállnak még a legkifejezettebb külsõ hatásoknak is. Velük szemben viszont a hasznosak kifejezetten érzékenyek valamennyi külsõ behatásra. Jó példa erre, hogy még az olyan természetes változás is, mint az anyatejes táplálásról a vegyes táplálkozásra való áttérés, alapvetõen módosítja, rossz irányba tereli a bélflórát: visszaszorulnak a hasznosak és elõtérbe jutnak a károsak. A módosulás forrása, hogy a vegyes táplálékokkal sokféle mikroba kerül az emésztõcsatornába és prebiotikum hiányában a károsak túlsúlyba jutására nagyobb az esély. A külsõ behatások másik nagy csoportját a különbözõ baktériumos, vírusos és gombás (pl. Candida albicans) fertõzések képezik, amelyek részben primer, de nagyon gyakran szekunder alapon következnek be. A patogén mikroorganizmusok elszaporodása mögött az immunrendszer bármi okból bekövetkezett meggyengülése, a bél mucosa-gátjának sérülései stb. húzódnak meg. A fertõzések felléptekor szinte kötelezõen alkalmazott antibiotikumos kezelés pedig tovább rontja a bélflóra összetételét. A „szájon át” (per os) történõ antibiotikumos kezelésen túl a szennyezett élelmiszerek, az egyoldalú táplálkozás, a bioaktív anyagokban szegény élelmiszerek fogyasztása, a túlzott alkoholfogyasztás és a dohányzás, a stresszes életmód, az utazási izgalmak mind azon hatások közé tartoznak, amelyek a hasznos bélflóra visszaszorulásához vezetnek. 6. A BÉLFLÓRA MÓDOSÍTÁSI LEHETÕSÉGEI Teljesen logikus volt a feltételezés, hogy ha külsõ hatásokra negatív irányban módosulhat a bélflóra, akkor megfelelõ eszközökkel a jó irányba terelésnek is létjogosultsága kell legyen. 6.1. Mecsnyikov és „balkáni joghurtja” A bélflóra jó irányú módosításának elsõ és leghíresebb úttörõje Ilja MECSNYIKOV (1845–1916) volt. A 19. század végén és a 20. század elején alkotott orosz–ukrán származású tudós, a Párizsi Pasteur Intézet késõbbi igazgatója volt az, aki a balkáni pásztorok hosszú átlagéletkorát összefüggés8
be hozta az általuk nagy mennyiségben és rendszeresen fogyasztott joghurttal. A joghurtnak mindmáig legnagyobb tudós népszerûsítõje publikációk tömegében tárta fel a joghurtfogyasztás és az egészséges bélmûködés szoros kapcsolatát. Megfigyeléseibõl fakadó elméletét 1903-ban az „Emberi természet (The Nature of Men)”, 1907-ben pedig az „Élet meghosszabbítása (The Prolongation of Life)” címû könyveiben már kiérlelten közli. Megállapítja, hogy a joghurt tejsavbaktériumai gátolják a káros rothasztó, toxin-termelõ bélbaktériumok tevékenységét és ezzel hozzájárulnak egy egészségesebb életvitelhez, az élettartam meghosszabbításához. E munkája is közrejátszott abban, hogy a fagocitózis felfedezéséért neki ítélték oda 1908-ban az orvosi Nobel-díjat. E Fejezet 1.2. pontjában azt írtuk, hogy a joghurtkultúra ma alkalmazott klasszikus törzsei nem maradéktalanul probiotikusak. Vajon e megállapítás ellentmond-e MECSNYIKOV nagyszerû felismerésének? Nos az ellentmondás – a következõ okok miatt – csak látszólagos. – Az elsõ legfontosabb tényezõ, hogy annak idején a Balkánon a joghurtot nyers tejbõl, a fejés és tejkezelés során belekerült tejsavbaktériumok természetes (spontán) erjesztésével állították elõ. E flóra pedig nemcsak abból a két törzsbõl tevõdött össze, mint amelyeket a laboratóriumokban elõállított színtenyészetekben a klasszikus joghurtkultúra tartalmaz. Közlemények sora igazolja, hogy általában, de különösen a mediterrán Balkánon a pázsitfüveken a ma legismertebb probiotikus csírák (pl. Lb. acidophilus, Lb. rhamnosus, Lb. casei, Sc. faecium, Sc. thermophilus) tömegesen fordultak elõ, sõt az elmúlt két évtizedben számos izolált törzset is onnan gyûjtöttek be. – A „mecsnyikovi joghurtot” egészítette ki az a tény, hogy önmagában minden savanyú tej/tejtermék többlet egészségvédõ anyagok sokaságát hordozza. – Végül a harmadik tényezõ, hogy az eredeti, így a „mecsnyikovi joghurt” is kivétel nélkül juhtejbõl készült, amely eredendõen is, a megsavanyítás után még inkább, gazdagabb bioaktív anyagokban, mint a tehéntej. 6.2. A mai probiotikus kultúratörzsek és a velük szembeni követelmények A 20. század elsõ felében a tudomány csak közvetve gazdagította MECSNYIKOV felismerését. A hosszas „erõgyûjtés” után a század utolsó negyedében gyorsult fel a humánbarát bélbaktériumokkal kapcsolatos kutatás és ekkor alkották meg – mint írtuk – a témakör nemzetközileg egységes fogalmait is. 9
Ahhoz, hogy bármilyen élelmiszerrel, vagy étrend-kiegészítõvel a szervezetbe juttassunk humánbarát bélbaktériumokat, elsõként ilyen törzseket kellett izolálni és tulajdonságaikat lemérni. Elsõ lépés a fajta szerinti megkülönböztetés, ami arra ad választ, hogy az adott baktérium probiotikus-e, avagy sem. A fajtán belül a szelekció fenotípusos alapon folyik tovább, keresve az egyre jobb tulajdonságú törzseket: fenotípusos alapon a törzsek között ugyanis a funkcionális jellemzõikben (tûrõképesség, szaporaság, metabolikus aktivitás, kolonializálódás a bélben stb.) fokozatbeli különbségek vannak. A törzstulajdonságokat mára nemzetközileg szabványosították és csak azok nevezhetõk/ismerhetõk el nemzetközileg probiotikusaknak, amelyek valamennyi tulajdonsága kielégíti az elvárásokat. Mik is ezek a tulajdonságok? – Alapvetõ a testfolyadékokkal, a gyomorsavval, az epesavakkal, az emésztõenzimekkel szembeni fokozott tûrõképesség. – Képes legyen megtapadni a bélfalon, vastagítani/erõsíteni a mucosagátat, ugyanakkor csökkenteni a patogének megtapadását és antibakteriális anyagokat (pl. bakteriocinek, H2O2) termelni a patogének ellen. – Alapvetõ elvárások tartoznak a metabolikus aktivitáshoz. Ezek hosszú sorából említendõk pl., hogy ne okozzanak D-tejsav acidózist a vékonybélben, alacsony legyen a biogén-amin termelésük, ne termeljenek, ill. erõteljesen szorítsák vissza a karcinogenézis elindításáért felelõs enzimek termelõdését, kössék meg a karcinogén anyagokat, védjenek a fertõzésekkel szemben, rövid szénláncú zsírsavak (SCFA) termelésével erõsítsék a GALT immunfunkcióját, ne termeljenek toxikus és hemolitikus anyagokat, ne vigyenek át nemkívánatos génállományt a káros csírákba és korántsem utolsó sorban ne okozzanak mellék (adverz)-reakciókat. Az utolsóként említettet tekintik a legkritikusabb tulajdonságnak. – További elvárás, hogy a savanyú tejtermékekben, ill. a por alapú étrend-kiegészítõkben minél nagyobb hányaduk, minél hosszabb ideig maradjon életben. – Metabolikus aktivitásukat és jótéteményeiket – a laboratóriumi és állatkísérletek mellett – humánklinikai vizsgálatokkal kell igazolni, amit még post-marketing nyomonkövetés is egészítsen ki. A felettébb lényegi felsorolásból is érzékelhetõ, milyen sokféle és szigorú az elvárás egy-egy probiotikus törzzsel szemben és igazi sikerre csak az elvárásokat legjobban kielégítõk számíthatnak. A leírtak alapján az is érthetõ, hogy ezen a területen miért olyan lázasan, hevesen aktív a világkutatás. 10
Az így igazolt legismertebb külföldi törzseket foglaltuk a 2. táblázatba. 2. táblázat Biztonságosnak ítélt legismertebb külföldi probiotikus törzsek Nemzetség
Törzs
Streptococcus (Sc.)
Sc. thermophilus
Lactobacillus (Lb.)
Lb. acidophilus Lb. casei Shirota Lb. rhamnosus GG Lb. casei Immunitas Lb. paracasei
Bifidobacterium (B.)
B. longum B. breve B. infantis
A lactobacillus-féleségek közül a Lb. acidophilus azért szerepel az elsõ helyen, mert egyfelõl minden törzse, még ha eltérõ szinten is, de probiotikus, másfelõl évezredeken keresztül a természetes forrásaik, a savanyú tejek alkotója volt és sohasem okozott adverz-reakciót, vagyis a legbiztonságosabbnak tekinthetõ. Valamennyi szakterületi világcégnek (pl. Chr. Hansen, Morinaga, Yakult, Rhodia) fenotípusos szelekcióval izolált egy, vagy több törzse van, amelyet a név után kódjellel és számmal (pl. La-5) különítenek el aszerint, hogy melyik nemzetközi törzsgyûjteménybe történõ letétellel szerezték meg a jogi védelmet. Ez az elv vonatkozik a Lb. paracasei törzsre és a Bifidobacterium-törzsekre egyaránt. A lactobacillus-ok közül a Lb. casei Shirota a japán Yakult, a Lb. rhamnosus GG a finn Valio, míg a Lb. casei Immunitas a Danone cég jogtulajdona. SHIROTA professzor 1932-ben izolálta a róla elnevezett Lb. casei törzset. A törzs humánélettani elõnyeinek több évtizedes vizsgálata után a 20. század utolsó évtizedeiben vált világhírûvé a vele készült Yakult márkanevû tejbázisú ital hatalmas piaci sikere révén. A Balkánon izolálták a finn Valio tulajdonában lévõ Lb. rhamnosus GG törzset és az a Lb. casei Shirota után a legrészletesebben ellenõrzött megbízható probiotikum. Az ismert külföldi törzsek mellett az MTKI birtokában lévõ probiotikus törzseket foglaltuk a 3. táblázatba. A táblázatban feltüntetett elsõ két törzs valódi nemzetközi újdonságnak számít: azon ritka Sc. thermophilus törzsek, amelyek nemcsak probiotikusak és kiváló élettani hatásúak (pl. plazmakoleszterin-csökkentõk), hanem erõteljes exopoliszacharid (EPS)-termelõk is, amely egyben saját termelésû 11
3. táblázat A Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet igazolt probiotikus törzsei Nemzetség
Törzs
Streptococcus (Sc.)
Sc. thermophilus (Prebiolact-1) Sc. thermophilus (Prebiolact-2)
Lactobacillus (Lb.)
Lb. acidophilus (Probiolact-3) Lb. casei Tomka (Probiolact-4)
Bifidobacterium (B.)
B. bifidum (Probiolact-5)
prebiotikum. A két törzset éppen e kettõs szinbionta tulajdonság teszi nemzetközileg is versenytárs-nélkülivé. Érdemes megemlíteni, hogy e két törzset az MTKI – SZAKÁLY Sándor professzor vezetésével – kétoldalú nemzetközi együttmûködés keretében izolálta 1979 és 1981 között éppen azon területen, ahol a nagyhírû MECSNYIKOV több mint egy évszázada vizsgálódott. Mindkét törzs forrása a pázsitfû®tej®humánintesztinum tápláléklánc volt. Ugyanebbõl a forrásból, idõben és bilaterális kooperációban „született meg” a Lb. acidophilus törzs is, amelynek egyedi tulajdonsága, hogy probiotikussága mellett még közepes EPS-termelõ is. A Lb. casei törzset az Intézet neves kutatója, TOMKA Gábor professzor izolálta az 1950-es évek második felében magyar–svájci együttmûködés keretében Zala megye nyugati dombos vidékén pázsitfû®tej®ementáli sajt termékpályán. Különleges tulajdonsága az erõteljes fehérjebontó és koleszterin-csökkentõ képessége. Végül a B. bifidum törzset az 1960-as években az Intézet ugyancsak nagyhírû kutatója, PULAY Gábor professzor magyar–lengyel együttmûködésben izolálta humán forrásból. A törzs csecsemõk, gyermekek és felnõttek emésztõrendszerében egyaránt aktívnak bizonyult. A Streptococcus-, Lactobacillus- és a Bifidobacterium-nemzetség törzseinek jellegzetes mikroszkópi képét szemlélteti az 1–3. ábra. 6.3. Probiotikumok felvétele tejtermékekkel A probiotikus élelmiszerek piacát szinte kivétel nélkül a tejtermékek uralják. Korszerûségük legfontosabb kritériuma az élõ probiotikus csíraszámuk, amelynek legalább 108/g értékûnek kell lennie. A probiotikumok elõnyben részesített hordozói a savanyú tej- és tejszínkészítmények, túrókészítmények, vajkrémek, sajtkrémek és érlelt sajtok. Az MTKI által kifejlesztett és ipari bevezetés elõtt álló probiotikus tejtermékeket tüntettük fel a 4. táblázatban. 12
1. ábra: Az MTKI egyik probiotikus Sc. thermophilus törzsének (Prebiolact-2) elektronmikroszkópi képe. Jól látható a sejtet körülvevõ exopoliszacharid (EPS), mint öntermelésû prebiotikum. A törzs így egymaga szinbiotikus.
2. ábra: A Lb. acidophilus pálcikák jellegzetes mikroszkópi képe.
3. ábra: A B. longum ssp. animalis jellegzetes Y-, ill. V-alakú sejtjeinek mikroszkópi képe.
4. táblázat Az MTKI kutató mûhelyében kifejlesztett és ipari realizálás elõtt álló korszerû probiotikus tejtermékek Márkanév ®
Biofír Probioghurt® HunCult® Milli® Új Party ® Aktivit ® Probios®
Termék Probiotikus kefir Probiotikus joghurt Probiotikus fermentált ital Probiotikus tejföl Probiotikus vajkrém Probiotikus Túró Rudi Probiotikus sajtkrém
A kefir, a vajkrém, a Túró Rudi és a sajtkrém igazi nemzetközi újdonságok, a HunCult pedig a Yakult korszerû analógja. További értékes tulajdon13
ságuk, hogy probiotikus élõ csíraszámuk igen nagy, 200–1200 millió/g nagyságrendû. 6.4. Probiotikumok felvétele kapszulás étrend-kiegészítõkkel Az utóbbi idõben a probiotikus étrend-kiegészítõk rohamos terjedésének vagyunk a tanúi. A megjelenési forma jellemzõen kapszula, amelybe liofilezett baktérium-koncentrátumot töltenek. Piacbõvülésük valószínûleg több tényezõ együttes hatásának a következménye. Ezek sorában említhetõ, hogy a kapszulázott termék megfelel a kor kényelmi (convenience) elvárásainak, gondolkodás- és magatartásbeli jellemzõinek, jól illik az orvosi gyakorlatba, csomagolása a gyógyszerekével analóg, a termék könnyen bevehetõ és kezelhetõ, a liofilezett probiotikus sejtek a protektív anyaguk és a nedvesség- és fényvédõ-csomagolásuk miatt hosszú ideig (akár 1–2 évig is) nagy arányban (4/5 részben) életképesek maradnak. Ilyen elvárásoknak pl. a probiotikus élelmiszerek nem tudnak megfelelni: a bennük lévõ probiotikus élõ sejtek ugyanis még hûtõtárolás mellett is gyorsan pusztulnak. A pusztulás különösen a tárolás elsõ két hetében következik be (aránya 50–70%), majd azt követõen egyre lassuló. Az MTKI által kifejlesztett, Bonolact®márkanevû kapszulázott probiotikus étrend-kiegészítõk nemcsak egyszerûen megfelelnek a vázolt követelményeknek, hanem tartósságban is korszerûek. Változataikat és fõbb jellemzõiket foglaltuk az 5. táblázatba. A táblázatban foglaltakat csupán azzal egészítenénk ki, hogy elsõként a Bonolact® Pro+biotikum terméket vásárolhatják meg az emberek 2004 május– júniusától. Ezt követik a specifikumok, a Bonolact® Re+balance, a Comfort és a Junior 2004 végén, ill. 2005 elején és a bevezetés során csíraszámuk, napi adagjuk a táblázatban feltüntetetthez képest célszerûen módosulhat is. 6.5. A probiotikumok felvételének alapelvei A földön fellelhetõ tápanyagok, élelmiszerek közül talán csak a probiotikumok – az õket támogató prebiotikumokkal együtt – az egyetlenek, amelyek úgy biztosítanak humánélettani elõnyöket, hogy közben nem okoznak káros mellékhatásokat. Emiatt idõben és mennyiségben nemcsak veszély nélkül szedhetõk, hanem a felvett mennyiséggel arányosan nagyobbak lesznek jótéteményeik is. Ez egyetlen élelmiszerrõl, vagy gyógyszerrõl sem mondható el. Másik fontos alapelv, hogy a probiotikumok nemcsak a betegeknek, hanem az egészségeseknek egyaránt ajánlottak. A betegeknek azért, hogy meggyógyuljanak, az egészségeseknek azért, hogy ne legyenek betegek. 14
5. táblázat Bonolact ® márkanéven az MTKI által kifejlesztett négyféle kapszulázott probiotikus étrend-kiegészítõ fõbb jellemzõi Termék márkaneve és alkalmazási célja típusa
alkotó törzsei
Bonolact® Pro+biotikum
Lb. acidophilus B. longum ssp. animalis
®
Bonolact Re+balance Bonolact® Comfort
Bonolact® Junior
A bélegészség fenntartása
csíraszáma, millió/ kapszula
ajánlott adagja, kapszula/ nap
ajánlott napi adagjának csíraszáma, millió/nap
1500 1500
2
12000
2
20000
2
16000
6
11500
Antibiotikum terápia Lb. acidophilus után a bélflóra B. longum ssp. regenerálása animalis Vírusos, utazási hasmenések megelõzése, megszûntetése Csecsemõk, gyermekek egészséges bélflórájának fenntartása
5000 5000
Lb. acidophilus B. longum ssp. animalis Sc. thermophilus Lb. bulgaricus Lb. paracasei
1600 1600 1600 1600 1600
B. longum ssp. animalis
1125
Lb. acidophilus
1125
Az utóbbiból adódik, hogy aki fenn akarja tartani egészséges bélmûködését és rajta keresztül egészségét, akkor teszi jól, ha élete végéig fogyasztja. Fogyasztásuk árnyaltabb alapelvéhez tartozik továbbá, hogy elégséges már a Bonolact® Pro+biotikum szedésével folytatni a kúrát akkor, amikor a külsõ hatásra felborult bélflórát a Bonolact® Re+balance, avagy a Comfort már helyreállította. A helyreállítás idõtartama pedig néhány hétben, esetleg hónapban jelölhetõ meg. 7. A PROBIOTIKUMOK JÓTÉTEMÉNYEI Az esetek nagy részében a hitetlenség lengi körül mindazon tápanyagokat, élelmiszereket, amelyeknek sokféle élettani elõnyt tulajdonítanak. A probiotikumok ebben is a szerencsés kivételt képviselik és az esetlegesen felmerülõ kétkedést az eddig leírtak bizonyosan eloszlatják. Jótéteményeiket és a mögöttük meghúzódó biokémiai mechanizmusokat a következõ fejezetek részletezik, itt csupán a gyors eligazodás érdekében a legfontosabb makrohatásaikról teszünk említést a 4. ábra segítségével. Amikor pl. étrend-kiegészítõvel, vagy tejtermékkel nagyszámú probiotikumhoz jutunk, annak egyes törzsei olyan mennyiségû b-galaktozidázt ter15
Magas probiotikus csíraszám savanyú tejtermékekben, étrend-kiegészítőkben
β-galaktozidáz termelés
Közvetlen koleszterinemésztés a tejben
14%-ról kb. 3%-ra csökken a tejcukorérzékenység gyakorisága
25-30 %-kal csökken a tej koleszterin-tartalma
Epesavak dekonjugálása
Mucosa védőgát stabilizálása, erősítése
Rövid szénláncú zsírsavak termelése
Vérszérum Vérszérum koleszterinkoleszterinszintjének szintjének csökkenté-sével csökkentésével az érelmeszeseérelmeszeseaz dés veszélye veszélye dés kisebb kisebb
Védi a szervezetet a patogén csírák ellen
GALT táplálása és elhízás elleni védelem
Egészséges bélflóra helyreállítása
Fekálenzimek aktivitásának csökkentése
Fekál-toxinok Fekál-toxinok vissza-szorítása visszaszorítása
Csökken a vastagbélrák előfordulása és jó közérzet alakul ki
4. ábra: A probiotikumok fontosabb humánélettani jótéteményei.
melnek, amely a tejcukor-intolerancia gyakoriságát mintegy 80%-kal csökkenti. Ez úgy is megfogalmazható, hogy a probiotikus savanyú tejtermékeket (pl. joghurtot) a laktózérzékenyek 80%-a már gond nélkül fogyaszthatja. Emellett a probiotikus törzsek a tej koleszterin-tartalmának részbeni megemésztésével és a bélben az epesavak dekonjugálásával együttesen hatékonyan csökkentik a plazmakoleszterin-szintet. A rövid szénláncú zsírsavak (SCFA) termelésével táplálják a GALT immunsejtjeit és az elhízás ellen hatnak. Az egészséges bélmûködést többcsatornán biztosító tevékenységük pedig a colon-rák megelõzésének és a jó közérzet biztosításának alapfeltétele. Az említetteken túl még számos szekunder elõnyt is nyújtanak: csökkentik pl. az allergiás válaszreakciókat, amelyeknek a biokémiai háttere a 4. Fejezetben válik megismerhetõvé. IRODALOM (11) Chaitow, L.: Az antibiotikumok alkonya. Bioenergetic Kiadó, Budapest, 1999, 1–204. (12) Fondén, R., Mogensen, G., Tanaka, R., Salminen, S.: Effect of culture-containing dairy products on intestinal microflora, human nutrition and health: Current knowledge and future perspectives.(Supplement IDF F-Doc 294) 3–62 (1999)
16
(13) Hawrelak, J.: Probiotics: Are supplements really better than yoghurt? J. of the Australian Traditional Medicine Society 8 (1) 11–23 (2002) (14) Holm, F.: A bélrendszer egészsége. A Flair-Flow Europe összegezõ jelentése a pro- és prebiotikumok egészségi hatásáról. MÉTE Kiadó, Budapest (1) 1–22 (2001) (15) Metchnikoff, É.: The Prolongation of Life: Optimistic Studies. William Heinemann, London and G.P. Putnams’s Sons, New York, 1907, 1–343. (16) Mecsnikov, E.: Az emberi természet (Tanulmányok). Athenaum Irodalmi és Nyomdai Rt., Budapest, 1913, 1–280. (17) O’Brien, J., Crittendan, R., Ouwehand, A. C., Salminen, S.: Safety evaluation of probiotics. Trends in Food Science & Technology 10 418–424 (1999) (18) Ouwehand, A.C., Bianchi Salvadori, B., Fondén, R., Mogensen, G., Salminen, S., Sellars, R.: Health effects of probiotics and culture-containing dairy products in humans. Bulletin of the IDF 380 4–19 (2003) (19) Quillien, G.: Probiotikumok. Flair-Flow 4 összegezõ jelentés. MÉTE Kiadó, Budapest, (1) 1–13 (2001) (10) Shortt, C.: The probiotic century: Historical and current perspectives. Trends in Food Science & Technology 10 411–417 (1999) (11) Szakály, S., Zsinkó, M.: Pro- és prebiotikumot tartalmazó új magyar tejtermékek funkcionális minõsége – Functional quality of new Hungarian dairy products containing pro- and prebiotics. Tejgazdaság Különszáma 57 (1) 149–155 (1997) (12) Szakály, S: Topic Report on the human clinical examination of the physiological effects of traditional Russian-type kefir and probiotic-kefir (Biofir®). MTKI Kutatási Tanulmány, Pécs, 2000, 1–24. (13) Szakály, S.: Topic Report on the human clinical examination of the physiological effects of HunCult® probiotic fermented milk drink. MTKI Kutatási Tanulmány, Pécs, 2001, 1–26. (14) Szakály, S.: Témajelentés a HunCult® probiotikus fermentált tejital tulajdonságainak tárolás alatti összehasonlító vizsgálatáról. MTKI Kutatási Tanulmány, Pécs, 2001, 1–17. (15) Szakály, S: Topic Report laboratory and physiological human clinical examinations on the functional properties of probiotic light butter-cream (New Party®). MTKI Kutatási Tanulmány, Pécs, 2001, 1–21. (16) Szakály, S.: Tejgazdaságtan. Dinasztia Kiadó, Budapest, 2001, 425–446.
17
A BÉLFLÓRA KIALAKULÁSA ÚJSZÜLÖTTEKBEN, ALAKULÁSÁNAK ÉS ALAKÍTÁSÁNAK JELENTÕSÉGE CSECSEMÕ- ÉS GYERMEKKORBAN POLGÁR, M. Fõvárosi Madarász utcai Gyermekkórház Rendelõintézet Gastroenterologiai Szakrendelés, H-1131 Budapest, Gyöngyösi u. 29.
1. BEVEZETÉS A bél mikroflórájának az egészségre gyakorolt hatása az utóbbi években egyre inkább a tudományos kutatás középpontjába került. Bizonyítékok sora igazolja, hogy a bél baktériumainak az összetétele, különösen csecsemõkorban, a szervezet számos funkcióját befolyásolja. TISSIER már 1900ban megfigyelte, hogy az anyatejes csecsemõk bélflórájában a bifidobaktériumok vannak túlsúlyban és ezek a baktériumok képesek meggátolni a patogén baktériumok elszaporodását. További vizsgálatokkal igazolták, hogy a tápszerrel táplált csecsemõk bélflórája az anyatejesekétõl különbözik, túlnyomó többségben Staphylococcust (Stc.), Escherichia (E.) colit és Clostridiumot (Cl.) tartalmaz. 2. HOGYAN ÉS MIKOR ALAKUL KI AZ EGYÉNRE JELLEMZÕ BÉLFLÓRA? 2.1. A flórakialakulás Az emberi bél a születés idõpontjáig steril, a magzat a szülõutakon áthaladva találkozik elõször baktériumokkal, amelyek kolonizálódnak bélcsatornájában. A gyomor-bélcsatorna különbözõ helyein a baktériumok száma különbözõ, a gyomorban mennyiségük 0–10 3, lefelé haladva a bélben a baktériumok száma növekszik, míg legtömegesebb elõfordulásuk a vastagbélben, ahol 1010–1013 az élõ mikroorganizmusok száma. A újszülött csecsemõ esetében a bélben megtapadó és kolonizálódó baktériumok függnek a szülés módjától, az anya saját baktériumflórájától és a csecsemõ táplálásától. 2.2. Az anyatej bioaktív anyagai és szerepük Csecsemõkorban a természetes táplálék az anyatej. Az anyatejben bioaktív anyagok sora vált ismertté az utóbbi években, úgy mint az anyatejben lévõ laktoferrin, ami biológiai funkciót tölt be a gasztrointesztinális 18
traktusban. A nukleotidok az anyatejben 2–5%-ban megtalálható (nem fehérje nitrogén) vegyületek, a DNS és az RNS építõkövei, amelyek hatással vannak a bifidus-flóra kialakulására is. Az anyatejben lévõ poliaminok az aminosavak anyagcseréje során keletkezõ, valamennyi sejtben megtalálható, alacsony molekulasúlyú vegyületek, amelyek elõsegítik az intesztinális érést. Emellett az anyatej tartalmaz még hormonokat és növekedési faktorokat. Az anyatejtáplálás számos eddig ismert elõnye mellett az utóbbi évek vizsgálatai terelték a figyelmet az anyatejtáplálásnak a bél baktérium-flórájára gyakorolt hatására. Az anyatejjel táplált csecsemõkben fõként bifidusés lactobacillus-flóra kolonizálódik, szemben a tápszerrel táplált csecsemõkkel, ahol vegyes flóra alakul ki, a patogén baktériumok nagyobb elõfordulásával. Az anyatejtáplálás hatására a colonban kialakult Bifidobacteriumés Lactobacillus-túlsúly képes megakadályozni a patogén baktériumok elszaporodását és toxin-termelését, ezen kívül közvetlen kedvezõ hatást is gyakorol az immunrendszerre és szerepe van az infekciózus és atópiás megbetegedések megelõzésében. Mindezeknek – a szervezet egészére gyakorolt – kedvezõ hatásoknak az alapján a bifidobaktériumok és a lactobacillusok probiotikumnak tekinthetõk. 3. A PROBIOTIKUMOK 3.1. Mi a probiotikum? A probiotikumok élõ élelmiszer-alkotórészek, amelyek hatással vannak az ember egészségére. Az élõ mikroorganizmusok közül leggyakrabban a Lactobacillus- és Bifidobacterium-csoportba tartozó baktériumok sorolhatók a probiotikumok közé. Az élelmiszereknek egy része, mint pl. a tejtermékek, a húsáruk, egyes italok, általában a fermentált élelmiszerek tartalmaznak probiotikumot. 3.2. Milyen tulajdonságok alapján nevezhetõk egyes baktérium-törzsek probiotikumnak? Nem minden Bifidobacterium- és Lactobacillus-törzsnek van bizonyítottan probiotikus hatása. Azonban ma már számos klinikai vizsgálat eredménye áll rendelkezésre, amelyek bizonyítják egyes törzsek probiotikus hatékonyságát. A teljesség igénye nélkül néhány olyan törzset sorolunk fel, amelyekkel kapcsolatosan már sikeres klinikai vizsgálatok történtek. Ilyenek a Lactobacillus (Lb.) acidophilus, Lb. rhamnosus GG, Lb. plantarum, Bifidobacterium (B.) bifidum, B. longum. 19
3.3. A bélflóra-módosulás
Mikróbaszám/g bélsár
Az anyatejes táplálás során kialakult bélflóra összetétele az élet elõrehaladásával megváltozik, a táplálkozással összefüggésben. A tápszeres és késõbb a vegyes táplálásra történõ átállás során a bifidus-flórát vegyes flóra váltja fel. A csecsemõkorban kialakult bélflóra összetétele az egyénre jellemzõ és meghatározza a felnõttkori baktériumok összetételét. De nemcsak a táplálkozás, hanem egyes betegségek (vírusos és bakteriális infekciók, gyógyszerszedés) is a bélflóra megváltozásához, egyensúlyának felborulásához vezethetnek. A patogén baktériumok elszaporodása és a bifidus-flóra csökkenése különbözõ további kórállapotokat eredményezhet, így szív és érrendszeri megbetegedéseket, fokozott hajlamot a carcinoma kialakulására. Ezért van nagy jelentõsége azoknak a megfigyeléseknek, amelyek arra utalnak, hogy a Bifidobacterium- és Lactobacillus-törzsek visszatelepítésével a bélbe és kolonizálódásuk elérésével számos betegségben terápiás hatás érhetõ el. Ez magyarázza, hogy életkortól függetlenül jelentõséget kapott az élõflórát tartalmazó tápszerek és élelmiszerek fogyasztása. A bélflóra és a bélsár-pH alakulására ad összegezõ eligazítást az 1. ábra. Bakteroides, Eubacterium, Anaerob Streptococcus
1012 1010
Bifidobacterium
108
Escherichia Enterococcus
106
Lactobacillus
104
Clostridium
Szoptatás idején 6,0
Elválasztás után 4,5-5,0
Felnőtt korban 6,0-7,0
Idős Kor korban 7,0-7,5 Bélsár-pH
1. ábra: A vastagbél-flóra és a bélsár-pH alakulása különbözõ életkorokban (Mitsuoka, T., 1978, 1982).
20
Az ábra is jól szemlélteti, hogy a születés utáni napokban még az Escherichia- és az Enterococcus-nemzetség tagjai dominálnak, de helyüket pár héten belül gyorsan a bifidobaktériumok foglalják el. Ettõl kezdõdõen a szoptatás során a bifidobaktériumok és az Escherichia+Enterococcusnemzetség aránya tízezer-százezer az egyhez, vagyis a „kétarcú társaság” aránya elenyészõ. Az is látható, hogy a bélsár-pH az életkor elõrehaladtával nõ, jelezvén a vegyes táplálkozásra áttérés miatt a csecsemõkori bélflóra alapvetõ megváltozását: a káros és a kétarcú flóra elõtérbe kerülését. 3.4. Milyen kedvezõ hatás várható a probiotikumoktól? A probiotikumok, a bélmucosa epithel-sejtjein lévõ receptorokhoz tapadva, kompeticióba lépnek a patogén baktériumokkal. A bélnyálkahártya epithel-sejtjeinek és a probiotikumoknak a kölcsönhatását gyakran nevezik „párbeszédnek” (crosstalk), aminek eredményeképpen a baktériumok a mucosalis-immunrendszer erõsítésére képesek, fokozzák a szekretoros IgA-termelést és a bélmotilitást, emellett olyan metabolitokat termelnek, amelyek szekunder módon protektiv nutriensek, mint az arginin, a glutamin és a rövid láncú zsírsavak (SCFA). A vastagbélben lévõ baktériumok feladata a nem emészthetõ táplálék-alkotórészeknek, fõként a szénhidrátoknak a fermentálása. Szénhidrátok közé tartoznak az anyatejben is nagy mennyiségben megtalálható oligoszacharidák (4). A probiotikumok kedvezõ hatásának hasznosítását kísérelték meg különbözõ kóros állapotokban, amelyekbõl néhány példát említenénk. Hasmenésben Lactobacillus GG-t alkalmazva kedvezõ hatásról számoltak be ISOLAURI és mtsai (4). Mások gyermekkori rotavirus enteritisben B. bifidumot és Sc. termophilust alkalmaztak, amivel a betegség idõtartama lerövidült. A laktózintolerancia tüneteinek enyhülése is elérhetõ volt probiotikum adásával. A probiotikumok további alkalmazási lehetõsége a colitis ulcerosa és a Crohn-betegség, ahol a dysbacteriosis megszüntetésével a tünetek enyhülése várható. Számos tanulmány foglalkozik az allergia és a probiotikumok alkalmazásával. A vizsgálatok szerint atópiás családok gyermekeiben a probiotikumok adásával szignifikánsan kevesebb volt az atópiás dermatitis, aminek magyarázata, hogy a probiotikumok hatására az allergén expozicióra Th1 sejtes immunválasz alakul ki, IL-2, IL-12 és INF-gamma citokinek túlsúlyával, elnyomva a Th2 immunválaszt és az IL-4, IL-5 citokin termelést. A TGF-b is segíti a Th1 válasz kialakulását és a mucosalis védelemben nagy szerepet játszó IgA-szekréció növekedését. 21
Különösen kedvezõ klinikai tapasztalatok állnak rendelkezésre a probiotikumokkal kapcsolatosan táplálékallergiában (5). Többen vizsgálták, hogy tehéntej-allergiában és atópiás ekcémában miként változik az ekcéma súlyossága, ha lactobacillus adásával egészítik ki a táplálásra alkalmazott extenzíven hidrolizált tápszert. Az extenziven hidrolizált tápszer és a probiotikum együttes adásával a csecsemõknél a szérum IgE-szint csökkenését és az intesztinális gyulladás javulását tudták elérni. Egy másik munkacsoport nemcsak a gyermekeket, hanem a szoptató anyákat is lactobacillus-szupplementációban részesítette és a gyermekeknél vizsgálták az ekcéma súlyosságának változását (8). Három csoportot képeztek: az 1. csoportban olyan gyermekek voltak, akik extenziven hidrolizált tápszert és Lactobacillus GG-t kaptak; a 2. csoport csak extenziven hidrolizált tápszert kapott kiegészítés nélkül; a 3. csoportba az anyatejes gyermekeket sorolták, akiknél a szoptató anya kapott Lactobacillus GG-t (10). Az ekcéma súlyosságát SCORADindex-szel mérték, a széklet a1-antitripszin, a TNF-a és az ECP-értéket mérték kezelés elõtt és után. A gyulladásos paraméterek (a széklet a1antitripszin mennyisége, a TNF-a, 709pg/g-tól – 34pg/g-ra) a probiotikummal kezelt csoportokban szignifikánsan csökkentek, az ECP-érték nem változott. A SCORAD-index a lactobacillussal kiegészített csoportban jobb volt, az ekcéma jóval enyhébb volt, mint a kontroll csoportban. Vizsgálataik alapján arra a következtetésre jutottak, hogy atópiás dermatitisben és tehéntejallergiában a probiotikum alkalmazása az endogén barriert erõsíti és enyhíti az intesztinális gyulladást. Érdekes vizsgálati eredménnyel járt az a primér prevenciónak tekinthetõ eljárás, amikor atópiás családok esetében Lactobacillus GG kapszulát 2´1/nap adagban adtak az anyáknak 2–4 héttel a szülés elõtt, a kontroll csoport placebot kapott. A szülés után anyatejtáplálás esetén a szoptató anya szedte a probiotikumot, tápszeres táplálás esetében a csecsemõ 6 hónapon át kapta a fenti mennyiséget (6). Az atópiás dermatitis (SCORAD-index) kialakulását vizsgálták 3, 6, 12, 18 és 24 hónapos korban. A vizsgált 132 gyermek közül 2 éves korban összesen 35%-ban alakult ki atópiás ekcéma, ebbõl a probiotikus csoportban csak 23% (15/64) volt a gyakoriság, szemben a placebo csoport 46%-ával (31/68). A probiotikumokkal kapcsolatos klinikai vizsgálatok alapján atópiában az étrend kiegészítése probiotikummal bizonyítottan kedvezõ hatású volt, amit a bél mikroflórájának megváltoztatásával és az immunrendszerre kifejtett hatásával lehetett magyarázni.
22
3.5. A probiotikumok hatékonyságának fontossága A probiotikumok alkalmazásánál döntõ fontosságú, hogy a táplálékkal bevitt élõ baktériumok hatékonyak legyenek. Ennek feltétele, hogy a baktériumok képesek legyenek változatlan formában eljutni a célszervbe, a vastagbélbe és ott kolonizálódni. Ma még kérdéses, hogy a megváltozott baktériumflóra a probiotikum alkalmazásának befejezése után is tartósan megmarad-e? Újszülött és csecsemõkorban anyatejtáplálás mellett nincs szükség probiotikum-szupplementációra, a bifidus-flóra fiziológiás módon elszaporodik és a kolonizáció természetes módon létrejön. Mi a titka az anyatej bifidogén hatásának? Mi segíti elõ a kolonizációt a vastagbélben? Erre adnak választ a következõ Fejezetben írottak. 4. A PREBIOTIKUMOK Az anyatejben lévõ szénhidrátok közül a laktóz után az oligoszacharidák vannak a legnagyobb koncentrációban jelen, amelyekrõl kiderült, hogy erõsen bifidogén hatásúak. A legújabb ismeretek szerint az anyatejben több mint 130 laktózból származtatható oligoszacharid található szignifikáns mennyiségben. A tehéntej ezeket csak nyomokban tartalmazza. Az anyatejben található oligoszacharidák egy része prebiotikumnak tekinthetõ. 4.1. Mi a prebiotikum? A prebiotikumok olyan nem emészthetõ élelmiszer-összetevõk, amelyekre a gyomor-bélrendszer felsõ szakaszában található emésztõenzimek nem hatnak és változatlan formában jutnak el a vastagbélig, ahol fermentálódásuk során serkentik a bél mikroflórájában található kedvezõ hatású mikroorganizmusok szaporodását, szelektíven táplálják a bifidobaktériumokat és a lactobacillusokat, gátolják a patogén kórokozók megtapadását. Az anyatejben lévõ oligoszacharidok – mint oldott rostfrakció – a vastagbélbe eljutva a baktériumok anyagcseréje számára szubsztrátként szolgálnak. Az élemiszerekben leggyakrabban elõforduló prebiotikumok, az oligoszacharidák pl. a fructo-oligoszacharidák, galacto-oligoszacharidák, vagy a tejcukorból származó laktulóz. Számos élelmiszerfajtában, tejtartalmú élelmiszerekben, tésztafélékben, húsárukban megtalálhatók. További prebiotikus hatású oligoszacharidák természetes módon a hagymában, fokhagymában, articsókában, cikoriában, babban, borsóban találhatók. Ezekbõl a természetes anyagokból ipari úton tisztított formában elõállíthatók a prebiotikumok.
23
4.2. Milyen kedvezõ hatás várható a prebiotikumoktól? A prebiotikumok fokozzák a probiotikumok termelõdését és kolonizációját. Oligoszacharidok jelenlétében a béltartalom bifidobaktérium-tartalma nõ, a patogén baktériumok száma csökken. A prebiotikumok kompetició útján megakadályozzák a patogén baktériumok megtapadását a bél epitheliumán, másrészt a patogén baktériumokra nézve káros anyagok képzõdését segítik elõ. A prebiotikumok bifidogén hatásán keresztül érvényesül az oligoszacharidáknak a hatása az orális tolerancia kialakulására. Elõsegítik a Th1-limfocitáknak az elszaporodását a Th2-limfocitákkal szemben és a kedvezõ kolonizáció segítségével fokozzák a szekretoros IgA termelõdését is. A prebiotikumok elõsegítik a colon epithel-sejtjei számára energiaforrásként szolgáló rövid szénláncú zsírsavak termelõdését és ezzel hozzájárulnak a bél immunológiai éréséhez. Az anyatej oligoszacharida tartalma magyarázhatja más tényezõk szerepe mellett, hogy az anyatejjel táplált csecsemõk között kevesebb az infekciózus betegség. Ugyanis az anyatejben lévõ oligoszacharidok cukorkomponensei hasonlóak a légutak, a bél, a húgyutak nyálkahártyáján található szénhidrát-tartalmú glükoprotein, glükolipid receptorokhoz. Mivel egyes patogén baktériumok ezekhez a receptorokhoz a cukor-komponens révén kötõdnek, az oligoszacharidok megkötik ezeket a kórokozókat, még mielõtt a nyálkahártyához kapcsolódnának (3). A várható kedvezõ hatások miatt az utóbbi években nagy jelentõséget kapott a prebiotikum koncepció, amelynek alapja, hogy az anyatejjel, ill. a tápszerrel, vagy táplálékkal elfogyasztott prebiotikumok (oligoszacharidok) képesek a bélben természetes módon jelenlevõ bifidobaktériumok és lactobacillusok elszaporodását és kolonizációját elõsegíteni. A prebiotikumok élettani hatásai csak az utóbbi években váltak ismertté, így kevés ezzel kapcsolatos klinikai tanulmány áll rendelkezésre. A prebiotikumok alkalmazásával kapcsolatosan kedvezõ hatásról számoltak be utazók hasmenése esetében. Kettõs-vak placebo kontrollált vizsgálat történt olyan utazók között, akik nem megfelelõ higiéniás viszonyok közé, fejlõdõ országba utaztak. Az ilyen országokba utazók között beavatkozás nélkül általában 30–50%-ban alakul ki hasmenés. A prebiotikumot kapók között csak 11%-ban, a placebot szedõ kontroll csoportban 20%-ban alakult ki hasmenés. A prebiotikumot szedõ utazóknak kevesebb volt a hasi panasza és a közérzetük is jobb volt. Egyes állatkísérletek szerint prebiotikumszupplementációval a koraszülöttek enteritis necrotisans megbetegedésének a veszélye is csökkenhetõ. 24
A prebiotikumoknak a zsíranyagcserére gyakorolt hatására vonatkozó kontrollált vizsgálatok szerint a prebiotikumok hatékonyak a kardiovaszkuláris betegségek prevenciójában. A prebiotikum szedése csökkentette (szupplementáció alatti idõszakban) a VLDL-koleszterin- és a trigliceridszintet. A tumorok kialakulásának megelõzésében a táplálkozástudomány a rostokban dús táplálkozásnak már korábban jelentõséget tulajdonított. Állatkísérletek alátámasztották ezt a feltételezést, amikor bifidus-baktérium és fructo-oligoszacharida adásával patkányban megakadályozható volt az emlõ- és májtumor kialakulása. A prebiotikumoknak kedvezõ hatást tulajdonítanak az oszteoporózis megelõzésében, mivel az oligoszacharidák fokozzák a kalcium biohasznosulását és a bélbõl történõ abszorpcióját. Hasonló hatás tételezhetõ fel vas, magnézium és cink esetében is. A hatás magyarázata, hogy az oligoszacharidok megkötik az ionokat és azokat a colonba juttatják. A colonban bekövetkezik a prebiotikum fermentációja, amelynek során rövid láncú zsírsavak szaporodnak fel, amelyek fokozzák az intesztinális transzportot. A colonban a fermentáció pH-csökkenést eredményez, a savas vegyhatás fokozza az ionizált kalcium és magnézium mennyiségét. A prebiotikumok – a colonba jutva – ozmotikus hatásuknál fogva vizet szívnak vissza a béllumenbe, a nagyobb mennyiségû folyadékban több ion oldódik és szívódik vissza. Az obstipáció elleni hatás is ezzel magyarázható. Az allergiás megbetegedések száma világszerte növekszik, ezért egyre inkább az érdeklõdés középpontjába kerül az allergia patomechanizmusának pontosabb megismerése, az allergia kezelési lehetõségeinek a bõvítése és az allergia megelõzésére irányuló új eljárások keresése. Az allergiás megbetegedések kutatása során „higiéniás-elmélet” néven vált ismertté BJÖRKSTÉN (1) elmélete, mely szerint az újszülöttkori bélflóra összetétele és az immunrendszerben az általa kiváltott priming döntõen befolyásolja a késõbbi atópiás megbetegedések kialakulását. A prospektív vizsgálatban az újszülöttkortól (5–6. életnaptól) székletmintát vizsgáltak, amit 1, 3, 6 és 12 hónapos korban megismételtek és a gyermekeknél ellenõrizték az allergiás tünetek kialakulását. Azoknál a gyermekeknél, akiknél allergiás tünet alakult ki, már az elsõ hónapban különbözött a bélflóra bakteriális összetétele azokétól, akik a késõbbiekben nem lettek allergiásak. A vizsgálatok szerint azokban a csecsemõkben, akiknek a bélflórájában túlnyomóan Stc. aureus, vagy Cl. difficile volt, szignifikánsan gyakrabban alakultak ki atópiás betegségek, mint azokban a gyermekekben, akiknek a korai baktériális kolonizációja fõként Bifidobacterium és Bacteroides volt. 25
Az allergiás gyermekekben a bifidobaktérium mennyisége az elsõ életévben a baktériumok 42%-át tette ki, míg a nem allergiás csoportban a bifidobaktérium aránya az összes baktériumhoz viszonyítva magasabb, 69% volt. BJÖRKSTÉN (1) megállapítása szerint már az elsõ allergiás tünetek megjelenése elõtt különbözik az intesztinális mikroflóra a késõbbiekben allergiás és az egészséges gyermekek esetében. Az intesztinális mikroflóra befolyásolja az allergia kialakulását (1, 7). 4.3. Az oligoszacharidák a csecsemõtáplálásban Amióta ismertté vált az anyatejben lévõ oligoszacharidák prebiotikus szerepe az újszülöttkori és a fiatal csecsemõkori bélflóra kialakulásában, erõfeszítések történtek, hogy a nem anyatejes gyermekek táplálása során is az anyatejes csecsemõkéhez hasonló összetételû bélflóra legyen kialakítható. Az oligoszacharidákkal végzett klinikai vizsgálatok a csecsemõtáplálásban újdonságot jelentenek. Az oligoszacharidákkal dúsított tápszerrel végzett sikeres klinikai vizsgálataikat publikálták 2002-ben BOEHM és mtsai (2), ill. MORO és mtsai (9). A szerzõk két oligoszacharidával, a fructo-oligoszacharidával és a galacto-oligoszacharidával egészítettek ki egy koraszülött tápszert és egy anyatej-helyettesítõ tápszert az anyatejhez hasonló arányban és mennyiségben. Feltételezték, hogy ha a tápszereket prebiotikummal dúsítják, ezek szelektív módon a bélrendszer bifidobaktérium és lactobacillus szintjének növekedését eredményezik, amivel az anyatejhez hasonló kedvezõ hatás érhetõ el. MORO és mtsai (9) érett újszülötteket tápláltak oligoszacharidával szupplementált anyatej helyettesítõ tápszerrel. A vizsgálat elsõ napján és a 28. napon mérték a bélben lévõ baktériumok fajtáit, ill. a koloniaképzõ egységek (Cfu) számát és a széklet pH-értékét. A 28 napos táplálási periódus végén a bifidobaktériumok száma szignifikánsan emelkedett az oligoszacharida-keverékkel dúsított tápszert fogyasztó csoportban a kontroll csoporthoz képest. A széklet pH-ja a szupplementált csoportban alacsonyabb volt. Mellékhatást (sírás, regurgitáció, hányás) nem észleltek. Következtetésük, hogy az érett újszülöttek táplálására alkalmazott tápszerek galacto- és fructooligoszacharida kiegészítése stimuláló hatású a bélben található bifidobaktériumok és lactobacillusok növekedésére. BOEHM és mtsai (2) koraszülött gyermekcsoporton vizsgálták az anyatejhez hasonló összetételû prebiotikum hatását. A standard koraszülött tápszerhez – a MORO-vizsgálathoz hasonlóan – 90% galacto-oligoszacharidát és 10% fructo-oligoszacharidát tettek. A 28 napos táplálási periódus 1., 7., 26
14. és 28. napján vizsgálták a széklet baktériumflóráját, a széklet jellemzõit és a lehetséges mellékhatásokat. Az oligoszacharida-keverékkel dúsított tápszert fogyasztó koraszülött csecsemõk székletében a bifidobaktériumok száma szignifikánsan magasabb volt, mint a kontroll csoportban. A vizsgálók következtetése, hogy az oligoszacharida-keverékkel dúsított koraszülött tápszer fokozza a bélben a bifidobaktériumok növekedését és a táplálás biztonságát. A vizsgált gyermekek bélflórája kedvezõen alakult, székletük puhábbá vált, gázképzõdés nem volt, ami elsõsorban az obstipáló csecsemõk panaszait szüntette meg. A legújabb klinikai vizsgálatban azt kívánták tudni, hogy a már kialakult bélflóra befolyásolható-e prebiotikum adásával. Az oligoszacharid szupplementáció hatását olyan tápszerrel táplált csecsemõknél vizsgálták, akiknél már kialakult a vegyes bélflóra. A randomizált, dupla vak vizsgálatba 4–12 hetes csecsemõket vontak be, akik már legalább 4 héten át tápszeres táplálásában részesültek. Hathetes táplálási periódus után hasonlították össze a bél baktérium-összetételét. A prebiotikummal szupplementált csecsemõk csoportjában a bifidobaktériumok mennyisége szignifikánsan (p<0,01) nõtt és nemcsak mennyiségében, de a baktériumok összetételében is a bélflóra az anyatejes csecsemõkéhez hasonlóvá vált. A vizsgálat következtetése messzire mutat, mivel bizonyította, hogy a prebiotikum adásával nemcsak újszülött korban érhetõ el a bélflóra modulálása. A prebiotikumokkal kapcsolatos ismeretek és vélemények alapján elmondható, hogy a prebiotikumok fontos szerepet kapnak a csecsemõtáplálásban úgy egészséges gyermekek esetében, mint számos kóros állapot kezelésében és megelõzésében. 5. A SZINBIOTIKUMOK A probiotikumok és prebiotikumok együttesét szinbiotikumoknak nevezik, amelyek a probiotikumok és prebiotikumok kedvezõ élettani hatását egyesítik és egymásra hatásuktól a kedvezõ élettani hatások fokozódása várható. 6. FUNKCIONÁLIS ÉLELMISZEREK ÉS CSECSEMÕTÁPSZEREK Az élelmiszer-elõállítók arra törekszenek, hogy olyan funkcionális élelmiszereket állítsanak elõ, amelyek bioaktív anyagokat, probiotikumokat, prebiotikumokat, ill. szinbiotikumokat tartalmaznak.
27
Az élelmiszerek elõállítása mellett a legfiatalabb korosztály, a csecsemõk számára is igénnyé vált a felnõttek táplálásában hasznosnak ítélt bioaktív anyagokat, probiotikumokat és prebiotikumokat tartalmazó csecsemõtápszerek elõállítása. Az ilyen szupplementált tápszerek alkalmazása azért fontos, mert a csecsemõkori táplálás nemcsak a csecsemõ- és kisgyermekkorra gyakorol hatást, hanem befolyásolja a felnõttkori egészséget is. IRODALOM (11) Björkstén, B., Sepp, E., Julge, K.: Allergy development and the intestinal microflora during the five year of life. J. Allergy Clin. Immunol. 108 (4) 516–520 (2001) (12) Boehm, G., Lidestri, M., Casetta, P., et al.: Supplementation of bovine milk formula with an oligosaccharide mixture increases counts of faecal bifidobacteria in preterm infants. Arch Dis Child Fetal Neonatal ed. 86 (3) 178–181 (2002) (13) Dai, D., Nanthkumar, N.N., Newburg, D.S., Walker, W.A.: Role of oligosaccharides and glycoconjugates in intestinal host defense. J. of Pediatric Gastroenterol. and Nutr. 30 S23–33 (2000) (14) Isolauri, E., Da Costa, R., Gibson, G., Saavedra, J., et al.: Functional foods and probiotics: Working Group Report of the First World Congress of Pediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition. J. of Pediatric Gastroenterol. and Nutr. 35 S106–109 (2002) (15) Isolauri, E.: Probiotics in the prevention and treatment of allergic disease. Pediatr. Allergy Immunol. 12 (Suppl. 14) 56–59 (2001) (16) Kaaliomaki, M., Salminen, S.J., Arvilommi, H. et al.: Probiotics in primary prevention of atopic disease: a randomised placebo-controlled trial. Lancet 357 (9262) 1076–1079 (2001) (17) Kirjavainen, P.V., Arvola, T., Salminen, S.J., Isolauri, E.: Aberrant composition of gut microbiota of allergic infants: a target of bifidobacterial therapy at weaning. Gut 51 51–55 (2002) (18) Majamaa, H., Isolauri, E.: Probiotics: a novel approach in the management of food allergy. J. Allergy Clin. Immunol. 99 179–185 (1997) (19) Moro, G., Minoli, I., Mosca, M. et al.: Dosage-related bifidogenic effects of galacto- and fructooligosaccharides in formula fed term infants. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 34 (3) 291– 295 (2002) (10) Rautava, S., Kaaliomaki, M., Isolauri, E.: Probiotics during pregnancy and breast-feeding might confer immunmodulatory protection against atopic disease in infant. J. Allergy Clin. Immunol. 109 119–221 (2002)
28
A FELNÕTTKORI BÉLFLÓRA ÉS METABOLIKUS AKTIVITÁSA, A PROBIOTIKUMOK FIGLER, M. PTE EFK Humán Táplálkozástudományi és Dietetikai Intézet, H-7628 Pécs, Vörösmarty u. 14.
1. BEVEZETÉS 1.1. A 20. századvégi felismerés A 20. század utolsó tíz–húsz esztendejében került a tudományos érdeklõdés homlokterébe a bél mikroflóra hatásának vizsgálata az emberi egészségre. Korábban azt gondolták, hogy a gyomor-bélrendszer alsó szakasza, ahol nagyrészt a bélmikroflóra található, csak az emésztetlen tápanyagok és a vízben oldódott sók kiválasztására szolgál. Ma már általánosan elfogadott, hogy a bélmikroflóra mintegy négyszáz–ötszázféle, a szervezetünkkel szimbiózisban élõ mikroorganizmusból tevõdik össze. 1.2. Sokrétû biokémiai funkció Az egészséges mikroflóra aktivitásának köszönhetõen a vastagbél sokrétû biokémiai funkcióval rendelkezõ emésztõszervként mûködik, amelyrõl régóta ismert, hogy – serkenti az immunrendszert, – növeli az ellenállást a patogén baktériumok megtelepedésével szemben, – fokozza a bélmotilitást, – megemészti a nehezen emészthetõ élelmiszerkomponenseket, rövid szénláncú és más zsírsavakat elõállítva azokból és végül – a K-vitamin szintézisében is szerepet játszik. 1.3. Tápanyagmaradványok és gazdaszervezetû szekrétumok A gazdaszervezet rendelkezésre bocsátja a bélbaktériumok számára a tápanyagmaradványokat, a mikroorganizmusok pedig a fenti mechanizmus útján segítik az emberi szervezet egészséges mûködését. A táplálkozás tehát döntõ szerepet játszik abban, hogy milyen és mennyi baktérium telepszik meg és szabályozza az anyagcsere folyamatokat a bélben (1. ábra). Azt a rezisztens keményítõt (RS), amelyet a pancreas amiláz nem bont le a vékonybélben, lebontják a bakteriális amilázok a vastagbélben. A növényi sejtfalakból származó poliszacharidok /ballasztanyagok/ mellett mennyiségi szempontból az RS a bélbaktériumok legfontosabb tápanyagszállítója. A bal29
Táplálék Keményítõ Ballasztanyagok (NSP) Fehérjék/peptidek Egyebek: oligoszacharidok cukoralkotók cukor nukleinsavak Gazdaszervezet Hasnyálmirigy szekrétum Nyák Protein/peptid Glükoproteinek Epithel-sejtek Nukleinsavak Baktériumok Fehérjék/peptidek Aminosavak Nukleinsavak Bakteriális fermentáció termékei
Felszívódás és a gazdaszervezet általi anyagcsere
Rövid szénláncú zsírsavak, aminok, indolok, fenolok, ammónia, fermentáció, organikus savak, H2 tiolok, CO2, CH4, H5
Kiválasztás a széklettel, vizelettel és a légzéssel
1. ábra: A baktériumok növekedéséhez szükséges anyagok forrásai és a bakteriális fermentáció bomlástermékei a vastagbélben.
lasztanyagok keményítõt nem tartalmazó poliszacharidokból (NSP) állnak, ezeknél pedig megkülönböztetjük a cellulózt és a cellulózt nem tartalmazó poliszacharidokat, amelyekhez többek között a pektinek, hemicellulózok és egyéb olyan molekulák tartoznak, mint a gumi és a mucinok. Ezek glukózból, galaktózból, xylózból, arabinózból és uronsavból állnak. Az amorf növényi cellulóz mintegy fele a vastagbélben fermentálódik. Amennyiben azonban számításba vesszük a növényi sejtfalakban elõforduló összes poliszacharidot, úgy ez a mennyiség mintegy 80%-ot tesz ki. Egyes oligoszacharidok, különbözõ cukorfajták és a nem reszorbeálódó cukoralkoholok nem bomlanak le a felsõ béltraktusban és a bélflóra ezeket nem hasznosítja. Azok a szénhidrátok, amelyek eljutnak a belekig, mint pl. az NSP-k és az RS-ek, a bélben egy „hashajtó hatással” rendelkeznek, mivel általuk fokozódik a baktériumok növekedése és ezzel növekszik a bakteriális sejttömeg, az ily módon növekedett béltartalom pedig fokozza a bélperisztaltikát. 30
A gazdaszervezet által termelt legfontosabb szénhidrátok a mucinok a nyálban, hörgõkben, gyomorban, epében, pancreasban, vékony- és vastagbélben. A további endogén eredetû fermentálható anyagcsere-szubsztrátumok a szövetek olyan mukopoliszacharidjai, mint a hialuronsav és a kondroitinszulfát, amelyek N-acetilglükózaminból és glükuronsavból, ill. N-acetilgalaktozaminból és glükuronsavból állnak. A gasztrointesztinális traktus egyes epithel-sejtjei is elõállítanak a bélflóra számára fontos szubsztrátumokat. A bélepithel turnoverje magas: az epithel-sejteknek a felezési ideje csak hat nap. A vastagbélben nagy számban vannak jelen fehérjék és egyéb szerves nitrogénvegyületek. Ezek a táplálékmaradékokból, a gazdaszervezet szérumalbuminjából és szöveti fehérjébõl (pl. a kollagénbõl), a bakteriális fehérjék szekrétumából és a sejtbomlás fehérjéibõl származnak. Mennyiségi szempontból a pancreas-enzimek (hidrolitikus proteázok, peptidázok, amilázok, lipázok és nukleázok) szállítják a legtöbb szerves nitrogént a baktériumok számára. A komplex makromolekulák lebomlását a vastagbélben egy sor olyan tényezõ befolyásolja, mint az emésztendõ anyag állománya, a részecskék mérete és oldhatósága, valamint a komplexekként történõ kötése. A cereáliák és egyes zöldségek lignintartalma is bizonyos szerepet játszik ebben: minél magasabb a lignintartalom, annál lassabban megy végbe a lebomlás. Ezen túlmenõen pedig fontos szerepe van a vastagbélben a tranzit-idõnek is, mivel a hosszú tranzit-idõ megnöveli a növényi sejtanyagok lebomlását. 2. A BÉLFLÓRA ÖSSZETÉTELE ÉS FUNKCIÓI 2.1. Általános alapelvek Az egészséges ember vastagbelében a baktériumok teszik ki a mikroorganizmusok nagyobb részét. A colonban normál körülmények között néhány száz baktériumtörzs és -fajta telepszik meg, 1 g béltartalomban rendszerint kb. egy billió baktérium fordul elõ. Az egészséges embereknél a legtöbb bélbaktérium anaerob, vagyis ezek oxigén jelenlétében nem növekszenek, vagy elpusztulnak. Az anaerob baktériumokból kb. több ezerszer van több, mint az aerob baktériumokból, ez azonban antibiotikumokkal, vagy egyéb gyógyszerekkel történõ kezelés során jelentõsen megváltozhat. A bélflóra hosszú idõn át stabil, a vizsgálatok azonban kimutatták, hogy egyetlen egy fajon belül jelentõs különbségek vannak. Összetétele függ a táplálkozástól, a gyógyszeres kezeléstõl, a földrajzi és környezeti tényezõktõl, stressztõl, valamint a megváltozott életkörülményektõl. 31
A sok hasonlóság ellenére minden ember különbözõ számú és fajtájú bélbaktériumokkal rendelkezik. Az intesztinális flóra összetétele és ezzel együtt az anyagcsere-aktivitása életünk során folyamatosan változnak. A bifidobaktériumok száma, amelyek vélhetõen védõ funkcióval rendelkeznek, a korral – úgy tûnik – csökken, miközben a lactobacillusok és az olyan potenciálisan káros baktériumok, mint a clostridiumok és enterobaktériumok száma növekszik. A bélben különbözõ baktériumtörzsek különféle biokémiai aktivitással rendelkeznek. A bélflóra ökorendszerét illetõen azok a bakteriális kultúrák játszanak itt döntõ szerepet, amelyek részt vesznek a komplex makromolekulák depolimerizációjában, mint pl. a bacteroidesek és a bifidobaktériumok. Ezek elemi szenet és egyéb energiaforrást szállítanak az olyan egyéb mikroorganizmusok számára, amelyek nem tudják egymaguk felbontani a makromolekulákat. Ezzel szemben e szénhidrátokat, fehérjéket és aminosavakat fermentáló baktériumok (pl. a hidrogén, laktát, szukcinát, etanol) bomlási termékeit az egyéb baktériumcsoportok hasznosítják, amelyek obligát, vagy fakultatív módon függnek ezektõl az anyagcseretermékektõl. A legfontosabb depolimerizáló törzsek nagyon nagy számban vannak jelen, de ezek közül csak viszonylag kevés képes arra, hogy közvetlen módon bontsa a poliszacharidokat (2. ábra). 2.2. Fermentációs folyamat a vastagbélben Rövid szénláncú zsírsavakat (SCFA) számos élelmiszer (pl. tejzsír) tartalmaz, de nem tudjuk pontosan, hogy a vastagbél elõtt metabolizálódnak-e, ezek viszont normál körülmények között a vastagbélben a bakteriális tevékenység termékei. Autopsiák során végzett vizsgálatoknál a vena portaeban kb. 290 mM-os acetát-, propionát- és butirátkoncentrációt mértek. Lényegében a rövid szénláncú zsírsavak a bélben acetát, propionát és butirát formájában vannak jelen, kisebb mennyiségben mint formiát, valeriát, kaproát, valamint az olyan elágazó láncú zsírsavak formájában, mint az izobutirát, izovalerát és 2-metilbutirát. Az SCFA mennyisége a különbözõ bélszakaszokban eltérõ: az autopsiák során végzett kísérletek azt mutatták, hogy az acetát, propionát és butirát arányai viszonylag egyformák (proximálisan 57:22:21; disztálisan 57:21:22). Ez az arány elsõsorban az SCFA reszorpciójának az eredménye. Bizonyítható volt, hogy a butirát az egyik legfontosabb fermentációs termék, amelyet keményítõbõl a bélbaktériumok képeznek, az acetát viszont a növényi poliszacharidok legfontosabb bomlási terméke. 32
A KÜLÖNBÖZÕ KÜLÖNBÖZÕ BAKTÉRIUMBAKTÉRIUMCSOPORTOK FAJOK METABOLIKUS KÉPESSÉGE
PÉLDÁK A SZÉNHIDRÁTANYAGCSERE ÉS ENERGIA TOVÁBBADÁSA A MIKROORGANIZMUSOK FELÉ HS-
CH4
SCFA CO2
Egyéb fakultatív és obligát syntropikus fajok
Methanogene-k, SRB, actogene-k, propionibaktériumok
H2 SUCCINAT CO2
ETANOL
LACTAT SCFA
Szekunder szénhidrátokat és aminosavakat fermentáló baktériumok Primer szénhidrátokat és fehérjéket lebontó baktériumok
CUKOR OLIGOSZACHARID PEPTID ÉS AMINOSAV
Peptostreptococcusok és egyéb anaerob Grampozitív coccusok, fusobaktériumok, enterobaktériumok, enterococcusok, clostridiumok, streptococcusok, prevotella, lactobacillusok, eubaktériumok,
Bacteroides, bifidobaktériumok TÁPLÁLKOZÁS Keményítõ, növényi sejtfalak, poliszacharidok, oligoszacharidok, fehérjék
2. ábra: Baktériumpopulációk kulcsszerepe a vastagbélben a komplex makromolekulák depolimerizációjában, valamint szén- és energiacsere a baktériumközösségeken belül a bél ökorendszerében.
2.3. Rövid szénláncú zsírsavak fiziológiai hatásai Az SCFA-k a fermentáció legfontosabb bakteriális termékei a vastagbélben, amelyeket az epithel gyorsan felszív. A bélben képzõdött SCFA-k csak mintegy 5%-a kerül ki a széklettel, a maradékot a gazda metabolizálja. Az acetát részt vesz az agy, a szív és a perifériás szövetek anyagcseréjében /az agy, a szív és a perifériás szövetek anyagcseréjük során acetátot állítanak elõ/. A propionátot fõleg a máj bontja le, habár ez a szubsztrátum nem egy fontos alapanyaga a glükogenezis-nek. A bélflóra és a gazda közötti egyik legfontosabb kölcsönhatás az SCFA-k anyagcseréjében nyilvánul meg a bél epithel-sejtjeiben. Az acetátot, propionátot és butirátot az epithelium energiakinyerés céljából bizonyos százalékban metabolizálja. A butirát 33
ebben az összefüggésben a bél energiaszállítójaként nagyon fontos szerepet tölt be, fõleg a disztális szakaszban. A colonepithelium energiájának mintegy 60–70%-át bakteriális bomlási termékekbõl fedezi. Ezen túlmenõen pedig az SCFA-k CO2 és ketontestekké oxidálódnak, amelyek alapanyagként szolgálnak a mucosa lipid-szintéziséhez. Feltételezhetõ, hogy a butirát a sejtmagban a histonproteinek hiperacetilezése által szerepet játszik a bélrák megelõzésében. In vitro tanulmányok kimutatták, hogy a butirát fékezi a DNA-szintézist, indukálja a rákos sejtek differenciálódását, valamint csökkenti a neoplasztikus sejtek proliferációját. 2.4. Fehérjehasznosulás és rothadási reakciók Kutatások kimutatták, hogy a fehérjelebomlás és az aminosavak fermentációja mennyiségi vonatkozásban különösen fontos a disztális bélszakaszban, mivel ott a közvetlenül megerjedt szénhidrátok koncentrációja rendszerint csekély. Ennek következtében tehát ebben a bélszakaszban sokkal magasabb az olyan rothadást kiváltó anyagok koncentrációja, mint a fenolok és az indolok. Az aminosavak számos fermentációs terméke köztudottan toxikus. Az ammónia magas koncentrációja neoplasztikus növekedést provokál és májbetegségeknél májkómát is okozhat. Egyes indolról és fenolról feltételezik, hogy cocarcinogén hatásúak, miközben a szekunder aminok részt vehetnek a bélben az N-nitrozoreakciókban. A vizsgálatok továbbá azt is kimutatták, hogy a hosszú áthaladási idõk kedveznek a colonban bakteriális eredetû erjedési termékek létrejöttének, így a táplálékfehérjék nagy mennyiségû felvétele összefüggésbe hozható a colon megbetegedéseinek magas incidenciájával. Az élelmiszerfehérjék elsõdleges szerepet játszanak a vastagbélben a rothadási reakciók keletkezésében, ezért a bélflóra csökkentheti a toxikus anyagok képzõdését úgy, hogy nagyobb mennyiségben van szükség fermentált szénhidrátok felvételére. Következésképpen a rothadási reakciók redukálhatók a vastagbélben a táplálkozás egy viszonylag egyszerû megváltoztatásával. 2.5. A bélbaktériumok okozta nyák-lebomlás A mucinok bizonyos baktériumok fontos szénhidrátforrásai, fõleg a disztális colonban, ahol gyakorta csekély mértékben állnak rendelkezésre fermetálható anyagok. Becslések szerint két-három g mucin kerül naponta a felsõ emésztõcsatornából a vastagbélbe. Nincsenek ismereteink azonban a mucin-képzõdés mennyiségérõl az egészséges colonban. Az olyan komp34
lex polimereket, mint a mucint a különbözõ hidrolitikus enzimek kisebb oligomerekké, monoszacharidokká és aminosavakká hasítják fel, mielõtt azokat a bélbaktériumok le tudnák bontani. A mucin és egyéb komplex organikus molekulák lebomlása azonban vélhetõen sok különbözõ baktériumcsoport együttmûködésével jön létre. A mucinok és egyéb olyan, a gazda által termelt glikoproteinek, mint a kondroitinszulfát és a hialuronsav, tudvalevõen elõsegítik a vastagbélben a komplex baktériumközösségek növekedését. Nem vitatott, hogy a bélflóra összetételének és stabil egyensúlyának nagy jelentõsége van, ennek ellenére kevésbé ismeretes a mucusa baktériumokkal történõ megtelepedése, ill. az ebben szerepet játszó baktériumok. Ez arra vezethetõ vissza, hogy nagyon nehéz az egészséges vastagbelet a rutinvizsgálatok során tanulmányozni. 2.6. A kénháztartás és disszimilációval létrejött szulfátredukáló baktériumok Az olyan anorganikus kéntartalmú vegyületek, mint a kéndioxid, szulfit, hidrogénszulfit, biszulfit, metabiszulfit jelentik gyakorta az élelmiszer-adalékanyagokat. Ezeket elsõsorban tartósítószerként, antioxidánsként és színtartóként alkalmazzák, így pl. a szárított gyümölcsök, gyümölcsborok, valamint mustár esetében. Abban az esetben, ha az élelmiszerekkel nagyobb mennyiségû oxidált kénvegyület kerül a szervezetbe, úgy növekszik a szulfid-kiválasztás (HS- formájában) a széklettel. Nem kívánatos viszont a szulfid képzõdése a bélben, a bélmucosa-ra nézve ez ugyanis erõsen toxikus. Vannak azonban visszaható mechanizmusok a szulfid csökkentésére a vastagbélben. Ezek közé tartozik a szulfidok részvétele az aminosav-bioszintézisben, vagy átalakulása olyan kevésbé toxikus anyagokká, mint a tiolok a bélsejtek általi oxidációja, vagy pedig tiocianáttá történõ átalakulása a mucosa-ban. Az olyan oxidált kéntartalmú vegyületek, mint a szulfát és szulfit, terminális elektronvevõkként szolgálhatnak a disszimilációval létrejött szulfátredukáló baktériumok (SRB) számára. Ezek úgy növekszenek, hogy felveszik az egyéb olyan bélbaktériumok, mint a hidrogén, laktát, szukcinát és etanol bomlási termékeit, amelyek az elektronok donátoraiként mûködnek. A gazdaszervezet magas szulfát-tartalmú glikoproteinjeinek – mint a mucinok és kondroitinszulfát – a depolimerizációja és fermentációja az SRB-t tartalmazó fekális koloniák által jelentõsen stimulálja a szulfid-termelést. 35
2.7. A baktériumok és a karcinogenesis A bélrák keletkezése nagymértékben összefügg a táplálkozással és egy genetikai diszpozicióval. A baktériumok a bélrák etiológiájában a következõ módokon játszhatnak szerepet: számos karcinogén, vagy cokarcinogén potenciállal rendelkezõ kémiai anyag kémiai módosításával, vagy aktivitás– változásával. Konkrétan pl. a táplálkozással, az endogén metabolizált anyagok epe általi kiválasztásával, a prokarcinogének bélbaktériumokkal történõ enzimatikus aktiválásával, vagy a mutagén szubsztanciák bélflóra általi közvetlen képzõdésével. Az emberi vastagbélben gyakran alakulnak ki karcinomák, ez gyakoriságát illetõen a második helyen áll. A faecesben gyakran találhatók mutagén anyagok. De eléggé ismert az is, hogy sokkal gyakrabban fordulnak elõ tumorok a vastagbélben, mint a vékonybélben, ahol is csak csekély számú baktérium telepszik meg. Sok olyan reakciót ismerünk, amelyek során a táplálék bomlási termékei a bakteriális enzimek által karcinogénekké alakulnak át. Ez pl. akkor fordul elõ, amikor olyan glükóztartalmú glükokonjugátumok hidrolízise történik a b-glükozidáz által, mint a cysasin és ezáltal a karcinogén aglikon-metilazoximetanol képzõdik, vagy amikor az enterokokkuszok rutint hidrolizálnak és mutagén quercetin képzõdik. Hasonló történik, amikor a bakteriális b-glükuronidázok hidrolízise során glükuronidek képzõdnek és megkönnyítik íly módon a szteroidok reabszorpcióját, miközben a clostridiumok és eubaktériumok által szintetizált nitroreduktázok (NR) és azoreduktázok (AR) a bélben részt vesznek a genotoxikus metabolitok képzõdésében. A táplálékkal bevitt nitrátot nitritté redukálják a szájban és a bélben lévõ baktériumok. A szekunder aminok ezt követõen N-nitrozálása nitrózaminok képzõdését eredményezheti, amelyek erõsen karcinogének. Az epesavak is összefüggésbe hozhatók a rák kialakulásával, mivel ezeket a bélbaktériumok szteroidokká alakítják át, amelyek pedig prokarcinogén tulajdonságokkal rendelkeznek. 2.8. Epesavak Az epe által történõ kiválasztás legfontosabb feladata az, hogy ártalmatlanná tegye a potenciálisan toxikus xenobiotikumokat, valamint az olyan testazonos anyagcseretermékeket, mint a glükuronidok, szulfátok, glicin-, taurin- és glutathion-konjugátumok. A konjugáció által növekszik az anyagok polaritása és csökken azok enterohepatikus keringése.
36
2.9. A bélbaktériumok vitaminképzése Sok olyan baktériumcsoport van a vastagbélben, amely képes vitaminokat termelni: ezek a Bacteroides fragili, az enterobaktériumok és a clostridiumok egyes képviselõi. Nem egyértelmû azonban, hogy ezek egy tipikusan nyugati táplálkozási szokásrend keretein belül hozzájárulnak-e döntõen az ember egészségének a megtartásához. Becslések szerint a K-vitamin szükséglet kb. 50%-át fedezhetik a bélbaktériumok, nem tudjuk viszont ennek a bélrendszer által ténylegesen reszorbeált mennyiségét. A bifidobaktériumok fajtától és törzstõl függõen vízben oldódó vitaminokat adnak le. Így tehát a B. bifidum és a B. infantis nikotinsavat, folátot és tiamint szintetizálnak nagy mennyiségben. 2.10. A normál bélflóra hatása a patogén mikroorganizmusokra – Az intralumináris pH és redoxpotenciál megváltoztatásával kedvezõtlen körülményeket teremtenek más baktériumok számára. – A patogén mikroorganizmusokra toxikus anyagcseretermékeket és enzimeket termelnek. Felhasználják az oxigént. – Felhasználják a patogén mikroorganizmusok számára szükséges tápanyagokat és kedvezõtlen feltételeket teremtõ növekedési faktorok termelõdését váltják ki. – Az egészséges mikroflóra összetételének megváltozása jelentõsen rontja a szervezet immunvédekezésének funkcióit is, amely számos betegség kialakulásához vezethet, de a gasztrointesztinális rendszer betegségei is kiválthatják a bélflóra rendellenességeit. 3. A PROBIOTIKUMOK EDDIG ISMERT TERÁPIÁS HATÁSAI ÉS ALKALMAZÁSI TERÜLETÜK Az akut hasmenések kezelésében és megelõzésében az orvosi gyakorlat számára azok az eredmények jelentõsek, amelyeket a járványos, nagyszámú halálozással is járó fertõzõ hasmenések probiotikus terápiája kapcsán értek el. A bélcsatornát legalább átmenetileg kolonizáló probiotikumok (Lactobacillus GG., Saccharomyces boulardii, Enterococcus faecium) megelõzhetik a Clostridium difficile colitis és a Rota-vírus infekció tüneteit is, de hatással lehetnek más fertõzéses hasmenések megszüntetésében, Helicobacter infekciók megszüntetésében is. Az antibiotikumok okozta hasmenés terápiája a probiotikumok adásának jelentõs területét képezheti. Az antibiotikumok egy része megváltoztatja a vastagbél mikroflóráját. Jó eredményt értek el a hasmenés csök37
kenésében Bifidobaktériumokkal, Saccharomyces boulardii, Enterococcus faecium SF 68, továbbá Lactobacillus GG alkalmazásával. Gyulladásos bélbetegségekben is megváltozik a bélmikroflóra, de a szervezetben bárhol fennálló gyulladásos folyamatokban (autoimmun betegségek) is átrendezõdik a bél ökoszisztémája. A probiotikus terápia képes stabilizálni a bélmikroflórát, így megakadályozni a gyulladásos mediátorok (interleukinek, tumor nekrózis faktor-a, interferon g) képzõdését. A koleszterin-anyagcserére gyakorolt hatásuknak több feltételezett mechanizmusa van. Képesek közvetlen koleszterin-emésztésre, a vastagbélben az epesavak dekonjugálására, a koleszterin átalakítására, de nem kizárt, hogy koleszterin-receptorokkal is rendelkeznek. Hepatikus enkefalopáthiában a bélben a bakteriális ureáz hatására termelõdõ ammónia a károsodott májfunkció és megváltozott ammóniametabolizmus miatt a vérben megnõ, hiperammonaemia alakul ki. Lb. acidophilus képes csökkenteni az intesztinális bakteriális ureáz-aktivitást, így csökkenti a szérumammónia-szintet és enyhíteni a hepatikus enkefalopáthia tüneteit. Laktóz-intoleranciában való alkalmazásuk alapja a b-galaktozidáz termelésük, amelynek révén tejcukorbontásra képesek. Tehéntej allergiában a probiotikumok képesek az antigénre adott mucosa immunválaszt mérsékelni, megváltoztatják az antigének immunogenitását. Immunmodulációs hatásukat már számos vizsgálat bizonyította. Karcinogenézis. Jelenleg csak kísérletes adatok állnak rendelkezésünkre, amelyek szerint a táplálékokkal bevitt eperezisztens Lb. acidophilus markáns redukciót eredményezett három különbözõ bélbakteriális enzim, a b-glükoronidáz, oxidoreduktáz és nitroreduktáz szintjében állatban és emberben is. Ezek az enzimek katalizálják a prokarcinogének átalakulását a béllumenben karcinogénekké. ÖSSZEFOGLALÁS Ma már általánosan elfogadott, hogy a bélmikroflóra mintegy négyszáz–ötszázféle, a szervezetünkkel szimbiózisban élõ mikroorganizmus, amely a szervezet homeosztázisának fenntartásában jelentõs szerepet tölt be. Az egészséges mikroflóra aktivitásának köszönhetõen a vastagbél sokrétû biokémiai funkcióval rendelkezõ emésztõszervként mûködik, amelyrõl régóta ismert, hogy az egyensúlyának felborulása esetén betegségek következhetnek be. A kialakult bélflóra integritása tehát rendkívül fontos a szervezetünk számára. Jelenlétével és tevékenységével megakadályozza a patogén baktériumok megtelepedését. Gátolja a patogén baktériumok 38
átjutását a bélfalon, ezzel megakadályozva más szervek fertõzõdését. Szabályozza a bélmotilitást. Az epesavak dekonjugációjával elõsegíti az enterohepatikus körforgást. A koleszterint átalakítja koprosztanollá, elõsegítve kiürülését. Elõsegíti az androgén és ösztrogén hormonok enterohepatikus körforgását. Gátolja a mucin lebontását. Stimulálja a bél immunrendszerét és az immunglobulin termelést. Serkenti különbözõ növekedési faktorok termelését. Szerepet játszik egyes vitaminok termelésében. Hatást gyakorol különbözõ gének expressziójára. Részt vesz a rövid szénláncú zsírsavak termelésében és átalakításában. Lebont néhány, az ember emésztõnedvei által nem emészthetõ szénhidrátot. A laktóz bontásával javítja a laktózintoleranciát. Lebontja a vastagbélbe kerülõ zsírokat, fehérjéket és szénhidrátokat. A normál bélflóra baktériumai emellett számos úton képesek hatni a patogén mikroorganizmusokra: az intralumináris pH és redoxpotenciál megváltoztatásával kedvezõtlen körülményeket teremtenek. A patogén mikroorganizmusokra toxikus anyagcseretermékeket és enzimeket termelnek. Felhasználják az oxigént. Felhasználják a patogén mikroorganizmusok számára szükséges tápanyagokat. A patogén baktériumok számára kedvezõtlen feltételeket teremtõ növekedési faktorok termelõdését váltják ki. Az egészséges mikroflóra összetételének megváltozása jelentõsen rontja a szervezet immunvédekezésének funkcióit is, amely számos betegség kialakulásához vezethet, de a gasztrointesztinális rendszer betegségei is kiválthatják a bélflóra rendellenességeit. Az utóbbi évtizedben új ismeretekre tettünk szert a bélflóra módosításának lehetõségei terén és jelentõsen bõvültek ismereteink a bélflóra megváltozása által kiváltott betegségek megelõzésére és terápiájára vonatkozó új szempontok terén is. Napjainkban speciális tudományos és táplálkozásorvostani érdeklõdés alakult ki aziránt, hogy az orálisan elfogyasztott ún. probiotikus mikroorganizmusokkal – fõleg az egészséget közismerten javító tulajdonságokkal rendelkezõ lactobacillus- és bifidobaktérium-törzsekkel – célzottan befolyásoljuk a bélflóra spektrumát. Az utóbbi idõben számos kísérleti és klinikai tanulmány igazolta a probiotikumok colon motilitására kifejtett hatását obstipáció során, immunmodulációs hatásukat, antivirális hatását, az antibiotikus terápiák után a mikroflóra helyreállítását, valamint a fekális enzimek aktivitásának megváltoztatása révén az antikarcinogén hatást. A fentiek alapján a normál bélflóra helyreállításának a jövõben egyre nagyobb teret kell kapnia mind a betegségek megelõzésében, gyógyszeres kezelések mellett, valamint számos gyulladásos betegség kezelésében is. 39
IRODALOM (11) Aureli, P.: State of the art concerning Lactobacillus spp. Potential for stabilizing intestinal microflora and preventing gastrointestinal infections. Gastroenterology Int.11 (Suppl. 1) 22–26 (1998) (12) Bengmark, S.: Ecological control of the gastrointestinal tract. The role of probiotic flora. Gut 42 2–7 (1998) (13) Biffi, A., Coradini, D., Larsen, R., Riva, L., DiFronzo, G.: Antiproliferative effect of fermented milk on the growth of a human breast cancer cell line. Nutrition and Cancer 28 (1) 93–99 (1997) (14) Fuller, R.: Probiotics in human medicine. Gut 1 32 439–442 (1991) (15) Kirjavainen, P., Ouwehand, A., Isolauri, E., Salminen, S.: The ability of probiotic bacteria to bind to human intestinal mucus. FEMS Microbiology Letters 167 185–189 (1998) (16) Lewis, S.J., Freedman, A.R.: Review article: The use of biotherapeutic agents in the prevention and treatment of gastrointestinal disease. Aliment. Pharmacol. Ther. 12 807–822 (1998) (17) Marteau, P., Rambaud, J.C.: Potential of using lactic acid bacteria for therapy and immunomodulation in man. FEMS Microbiol. Rev. 12 207–220 (1993) (18) Mattila-Sandholm, T., Matto, J., Saarela, M.: Lactic acid bacteria with health claims-interactions and interference with gastrointestinal flora. Int. Dairy J. 9 25–35 (1999) (19) Miettinen, M., Vuopio-Varkila, J., Varkila, K.: Production of human tumor necrosis alpha, interleukin-6 and interleukin-10 is induced by lactic acid bacteria. Infection and Immunity 64 (12) 5403–5405 (1996) (10) Miettinen, M., Alander, M., von Wright, A., Buopio-Varkila, J., Marteau, P., Veld, J., MattilaSandholm, T.: The survival of and cytokine induction by lactic acid bacteria after passage through a gastrointestinal model . Microbial Ecology in Health and Disease 10 141–147 (1998) (11) Ouwehand, A.C., Kirjavainen, P.V., Shortt, C., Salminen, S.: Probiotics: mechanisms and established effects. Int. Dairy J. 9 43–52 (1999) (12) Ouwehand, A.C., Isolauri, E., Kirjavainen, P.V., Tolkko, S., Salminen, S.J.: The mucus binding of Bifidobacterium lactis Bb12 is enhanced in the presence of Lactobacillus GG and Lact. debrueckii ssp. bulgaricus. Letters in Applied Microbiology 30 10–13 (2000) (13) Ouwehand, A.C., Tolkko, S., Kulmala, J., Salminen, S., Salminen, E.: Adhesion of inactivated probiotic strains to intestinal mucus. Letters in Applied Microbiology 31 82–86 (2000) (14) Salminen, S., von Wright, A., Morelli, l., Marteau, P., Bassart, D., de Vos, W., Fonden, R., Saxelin, M., Collins, K., Mogensen, G., Birkeland, S., Mattila-Sandholm, T.: Demonstration of safety of probiotics – a review. Int. J. of Food Microbiol. 44 93-106 (1998) (15) Salminen, S, Ouwehand, A.C., Isolauri, E.: Clinical applications of probiotic bacteria. Int. Dairy J. 8 563–572 (1998) (16) Salminen, S., Von Wright, A., Morelli, L., Marteau, P., Brassart, D., De Vos, W.M., Fonden, R., Saxelin, M., Collins, K., Mogensen, G., Birkeland, S.E., Mattila-Sandholm, T.: Demonstration of safety of probiotic- a review. Int. J. Food Microbiol. 44 93–106 (1998) (17) Saxelin, M.: Colonization of the human gastrointestinal tract by probiotic bacteria. Nutrition Today 31 (6 Suppl. 1) 55–85 (1996) (18) Schiffrin, E.J., Bassart, D., Servin, A.L., Rochat, F., Donnet-Hughes, A.: Immune modulation of blood leucocytes in humans by lactic acid bacteria: criteria for strain selection. Am.J.Clin.Nutr. 66 515S-520S (1997) (19) Vanderhof, A.J., Young, J., Murray, N., Kaufman, S.S.: Treatment strategies for small bowel bacterial overgrowth in short bowel syndrome. J. of Pediatr. Gastroenterol. and Nutr. 27 155–160 (1998)
40
A BÉLFLÓRA ÉS AZ IMMUNRENDSZER ÖSSZEFÜGGÉSE SZEKERES, J. Orvosi Mikrobiológiai és Immunológiai Intézet, H-7621 Pécs, Szigeti u. 12.
1. BEVEZETÉS 1.1. A fogalom A probiotikum elnevezés olyan élõ táplálékalkotókat jelöl, amelyek kedvezõen befolyásolják a szervezet állapotát. A probiotikumok definíciószerûen kedvezõ hatású, human-eredetû baktériumtörzsek, alkalmazásuk emberben biztonságos, savra nem érzékenyek, epestabilak és képesek az intesztinális mucosa kolonizációjára. A legtöbb tapasztalat a joghurtban és egyéb fermentált tejtermékekben megtalálható Lactobacillus (Lb.) és a Bifidobacterium (B.) alkalmazása kapcsán gyûlt össze. 1.2. A jótékony élettani hatások alapmagyarázata A probiotikumok megfigyelt jótékony élettani hatásának egyik kézenfekvõ magyarázata lehet azon már említett tulajdonságuk, hogy a humanbélrendszerben elszaporodva, versenyeznek a patogén baktériumokkal a baktériumok megtapadásához szükséges receptorokért és egyszerûen kiszorítják azokat. Az a tény azonban, hogy a nem kolonizáló probiotikumok is képesek csökkenteni a patogének okozta hasmenést (1), arra utal, hogy a hatásban egyéb mechanizmusok is szerepet játszhatnak. Ilyenek a probiotikumok által termelt baktericid-molekulák, a lokális környezeti feltételek megváltozása (pl. a lactobacillus által termelt tejsav lokálisan megnövekedett koncentrációja gátolhatja más baktériumok növekedését), a mucosalis szekréció csökkenése, ill. a helyi immunválaszra gyakorolt hatás (1. ábra). 2. A MUCOSALIS IMMUNRENDSZER FELÉPÍTÉSE ÉS MÛKÖDÉSE Bár a szisztémás antigén-stimulus (pl. i.v. immunizálás) általában vehemens immuválaszt vált ki és az immunizálás testfelszíneket kikerülõ módjai jobban tanulmányozottak, tudnunk kell, hogy a szervezetet érõ antigéningerek többsége elõször, vagy éppen kizárólag valamelyik külsõ, vagy belsõ testfelszínnel kerül kapcsolatba. A sérüléseken keresztül – rovarcsípés41
HATÁSMECHANIZMUSOK
Imunválaszra Immunválaszra gyakorolt gyakorolthatás hatás
Szekretoros IgAtermelés fokozása
Kompetíció a kötőhelyekért
Antibiotikum termelés
Cytokinegyensúlyra gyakorolt hatás
1. ábra: A probiotikumok hatásmechanizmusai.
sel, vagy védõoltásokkal történõ antigén-expoziciót is figyelembevéve – a parenterális immunizálás viszonylag ritka formája az antigénekkel való találkozásnak. Feltehetõen ez a magyarázata annak, hogy az emésztõtraktus és egyéb mucosalis felszínek köré a lymphoid-szövetek tömege fejlõdött ki, jelezve, hogy a gasztrointesztinális traktus és egyéb mucosalis felszínek jelentik a gazdaszervezet és környezete közötti legfontosabb határfelületet. A gasztrointesztinális mucosalis rendszer tehát a szervezet legnagyobb kiterjedésû immunológiai szerve, amely védõgátat képez a belsõ környezet és a táplálékból származó folyamatos antigén-, ill. mikroorganizmus-stimulus között. Az emberi immunrendszer mintegy 80%-a a gasztrointesztinális mucosaban található. A szervezet összes immunglobulin termelõ sejtjének 80%-a a bél lamina propriájában helyezkedik el, ahonnan naponta nagy mennyiségû IgA ürül a bél lumenébe. Az IgA-termelés T-sejtek közremûködésével valósul meg. A T-sejtek által termelt különféle cytokinek nagymértékben befolyásolják az IgA-termeléshez vezetõ egyes lépéseket. A mucosalis immunrendszer képes a patogén mikroorganizmusok és a táplálékból származó ártalmatlan antigének, ill. a commensalis flóra antigénjeinek megkülönböztetésére. Az elõbbiekkel szemben aggresszív elimináló hatású immunválaszt produkál, utóbbiakkal szemben toleráns. A mucosalis immunválasz strukturális alapja a „Mucosa Associated Lymphoid Tissue, röviden a MALT”. Ez az anatómiai helytõl függõen néha diffúzan elhelyezkedõ, néha follicularisan szervezett struktura és a cervix, az uterus és a petevezeték kivételével minden nyálkahártya alatt megtalálható. 42
Az intesztinális mucosa minden villusában jelen van egy külön ott induló nyirok capilláris, amely a lamina muscularis mucosae felett levõ hálózatba torkollik, majd újabb hálózatot képez a submucosában, ezt követõen pedig a mesentarium nagyobb nyirokereibe vezet. A submucosa igen gazdag diffúzan elhelyezekedõ lymphoid sejtekben, amelyek – különösen az ileumban – lymphoid folliculusokat is képeznek. A mesenteriummal ellentétes oldalon fészekszerûen elhelyezkedõ folliculusok képezik a PEYER-plakkokat, amelyek a lumen felé beboltosulnak. Célszerû különválasztani az induktív oldalt (döntõen a PEYER-plakkok), ahol az antigén T- és B-sejtek számára való bemutatása történik és az effektor oldalt, amelynek helye a lamina propria és az ún. inraepitheliálius lymphocyták (2.ábra). INDUKTÍV OLDAL
EFFEKTOR OLDAL
ANTIGEN SIgA
M
M APC
T T B
T
T
B
IgA T
IgA
T T
B B
B B B B B B
IgA
T B
T B
PEYERplakk
IgA Regionális nyirokcsomó
2. ábra: A mucosalis immunrendszer mûködése.
Az antigén felvétele enterocytákon keresztül pinocytosissal, vagy receptormediált endocytosissal (ha az epithelen specifikus receptorok vannak az adott antigén számára, pl. Cholera toxin), ill. az M-sejteken keresztül történhet. Az enterocyták MHC-pozitívak, így a felvett antigéneket prezentálni is képesek. A PEYER-plakkokat borító epithel jellegzetes sejtjei az M-sejtek (2), amelyek az antigén transepitheliális transzportjára, az antigéneknek az immunrendszer 43
sejtjeihez való eljuttatására szakosodtak. Az M-sejt MHC-antigéneket nem fejez ki, így az antigének prezentálására alkalmatlan. Az M-sejtek membranosus sejtek microvillusok helyett microfoldokkal. Alulról gyakran lymphocyták tapadnak hozzájuk, vagy akár be is türemkedhetnek az M-sejtbe. Az M-sejt továbbítja az antigént a PEYER-plakkokba, fordított irányban pedig lymphocytákat továbbít a lumenbe. Az epitheliumban a basalmembran felett a sejtek 20%-a nem epitheliális sejt. Az itt található intraepitheliális lymphocyták többsége CD8+g/d T sejt. Ezek a lymphocyták spontán cytotoxicus hatással rendelkeznek és IFNg-t termelnek, amely fokozza az enterocyták MHC-II expresszióját, következményesen antigénprezentáló képességét. A lokális antigénprezentációban legfontosabb szerepet azonban a mucosalis dendriticus sejtek játsszák. A PEYER-plakkok germinatív centrumaiban aktív B-sejt osztódás figyelhetõ meg, itt történik az átkapcsolás az IgA-termelésre, továbbá az affinitás érés. Itt alakulnak ki az elkötelezett sejtek, amelyek azonban ebben a stádiumban még nem termelnek immunglobulint. Ezután a lymphocyták elhagyják a PEYER-plakkokat, bekerülnek a keringésbe, majd a regionális nyirokcsomókba – itt alakulnak plazmasejtté és kezdõdik el az antitest termelés – végül a homing során kerülnek vissza a bél lamina propriájába, ahol IgA-termelõ plazmasejtként mûködnek. A B-sejt aktiváláshoz szükséges segítséget a B-sejtek itt is a T-sejtektõl kapják. A T-sejtben gazdag területek germinatív centrumok körül helyezkednek el. Az itt található T-sejtek kb. 60%-a CD4+, CD8+ Th-sejt, amelyek aktiválódva IL4-t IL5-t IL6-t termelnek. Az induktív területen (PEYER-plakk) és az effektor területen (lamina propria) található Th-sejtek, elsõsorban az általuk termelt cytokinek minõségében különböznek. A PEYER-plakkokban megtalálhatók a CD8+ cytotoxicus sejtek is. Effector oldal. A visszajutott plazmasejtek által termelt IgA-nak át kell jutnia az epithel-rétegen. A plazmasejtek elõször monomer IgA-t termelnek, amely a szintén általuk termelt J-lánc hatására dimerizálódik. Az Ig-molekulák az epithel-sejtek lumennel ellentétes oldalán levõ poly-Ig receptorokhoz kötõdve endocytálódnak, majd transcytálódnak. A luminális oldalon a receptor enzimatikusan hasítódik ki a sejthártyából. Az IgA-molekulához kötõdve maradt rész képezi a szekretoros komponenst. 3. A PROBIOTIKUMOK IMMUNOLÓGIAI HATÁSAI Számos példa bizonyítja, hogy apatogén baktériumok megjelenése gátolja a patogének növekedését a mucosalis felszíneken, ennek következtében a klinikai tünetek mérséklõdnek. 44
Alfa streptococcusok lokális alkalmazása az orr nyálkahártyán visszaszorítja a krónikus otitis mediát okozó haemophylus influenzae növekedését és a relapsusok számának csökkenését eredményezi (3). Toxin-termelõ Clostridium difficile által okozott hasmenés egészséges egyénektõl származó enteralis flórával való kezelés után javul (4). A probiotikumok hatásmechanizmusának megértése jelentõs fejlõdésen ment át, kolonizációs elmélettõl indulva a mucosalis immunrendszer aktiválódásának felfedezésééig. A vastagbélben a probiotikus baktériumok kompetíció révén szorítják vissza a patogén baktériumok szaporodását, a vékonybélben azonban, ahol a csíraszám a töredéke a vastagbélben találhatónak, a probiotikus baktériumok hatásában inkább a PEYER-plakkokban lejátszódó immunológiai folyamatok játszanak szerepet. A probiotikus baktériumokkal való kezelés hatása nemcsak lokálisan érvényesül. A megváltozott immunválasz következtében olyan távoli helyeken is megfigyelhetõ a kórokozók szaporodásával, ill a gyulladással szembeni védettség, amelyek nincsenek közvetlen kapcsolatban a probiotikumokkal. A jelenleg rendelkezésre álló adatok szerint a probiotikumok hatása az immunválasz valamennyi szakaszát érinti és pozitív korreláció mutatható ki a humorális és celluláris immunválasz, valamint a védettség mértéke között. S. typhimuriummal fertõzött egerek Lactobacillus kezelése megakadályozza a S. typhimurium lépbe és májba jutását és így javítja a túlélési arányt. Ennek hátterében a fokozott mucosalis IgA-termelés és a szérumban található emelkedett anti-Salmonella titerek mellett a peritoneális makrophagok és a vérben található neutrophilek fagocitáló aktivitásának megnövekedése áll (5). Ez arra utal, hogy a nem specifikus sejt közvetítette immunválasz fokozódása is közrejátszik a védõhatásban. A probiotikumok fokozzák a fagocitózist (6), emellett növelik egyes felszíni molekulák, így pl. a complement-receptorok expresszióját a makrophagokon (1). A fagocitáló sejtek fokozott aktiválódása nem csupán a baktériumok eltakarítása miatt jelentõs, hanem azért is, mert ezek a sejtek fogják a megfelelõen elõkészített antigént a specifikus immunválaszért felelõs T- és B-sejtek számára bemutatni. A mikrobiális antigéneket a dendritikus sejteken kifejezõdõ toll-receptorok ismerik fel (7). Ezek a receptorok képesek ugyanazon mikroba különbözõ fajtáit megkülönböztetni. Az antigén felismerése után az immunrendszer cytokintermeléssel reagál. A cytokintermelés kiváltásához az egész baktériumra szükség van, az egyes epitopok felismerése nem elegendõ, 45
ami arra utal, hogy a T-sejtes válasz Th1, vagy Th2 irányban való eltolódása több toll-receptor részvételével valósul meg (8). Az antigénfelismerést követõ cyokintermelés mintázatát az adott antigén minõsége határozza meg. A probiotikus baktériumok módosíthatják a patogének kiváltotta cytokintermelést, megváltoztatva a következményes immunválasz irányultságát (9). A kezelés távoli hatása részben azzal magyarázható, hogy az antigénfelismerést követõ cytokintermelés révén az információ azokra a területekre is eljut, amelyek nincsenek közvetlen kapcsolatban a probiotikumokkal és így az ott található lymphocyták is aktiválódnak. A joghurtban is megtalálható Streptococcus thermophilus dózisfüggõ módon fokozza a makrophagok és CD4+ T sejtek TNFa, IL6, IL2 és IL5 termelését (9). A lactobacillusok aktiválják a keringésben található dendritikus sejteket. Fokozzák az MHCII expressziót, ilymódon elõsegítve és hatékonyabbá téve az antigén bemutatását és megváltoztatják a cytokintermelés mintázatát. A probiotikus baktériumok egymásra is hatnak, egyesek meg tudják gátolni mások stimuláló hatását. Ezen alapszik kombinációban való alkalmazásuk (10). Az antigénprezentáló sejtek által bemutatott antigéneket felismerõ Bsejtek a T-sejtek által termelt cytokinek hatására aktiválódnak és ellenanyagtermelõ plazmasejtté differenciálódnak. A probiotikumok humorális válaszra kifejtett hatásai fokozott IgA-termelés formájában jelentkeznek. Lb. casei, Lb. acidophilus, ill. joghurt fogyasztása dózisfüggõ módon fokozza az IgA-termelõ plazmasejtek számát (11). S. typhimuriummal fertõzött egérben Lb. casei kezelés hatására szignifikánsan fokozódik a Salmonella-specifikus IgA-termelés és az állatok meggyógyulnak (12). A celluláris immunitásra kifejtett hatásról kevesebb adattal rendelkezünk. Az intracelluláris baktériumok és vírusok eliminálása a fertõzött sejtek cytotoxicus T- lymphocyták általi elpusztításával történik. Ismert, hogy a probiotikumok fokozzák a lymphocyták mitogénekkel és antigénekkel szembeni reaktivitását. Így pl. tejsavbaktériumokkal etetett állatokban mitogének hatására fokozott lépsejtproliferáció figyelhetõ meg (13). Lb. casei Listeria-fertõzésben fokozza a késõi túlérzékenységi reakció (DTH) mértékét (14), rotavírus fertõzött egerekben pedig a mitogénekre adott T-sejt választ (9), ami egyben a klinikai kép javulását eredményezi. A cytokinegyensúly Th1, vagy Th2 irányban való eltolása a celluláris, vagy humorális immunválasz fokozódását eredményezi, ami lehetõvé teszi az adott extracelluláris, vagy intracelluláris patogén elleni optimális immunválasz kialakulását. 46
4. A PROBIOTIKUMOK LEHETSÉGES ALKALMAZÁSI TERÜLETEI AZ IMMUNOLÓGIAI HÁTTERÛ BETEGSÉGEK KEZELÉSÉBEN 4.1. Fertõzésekkel szembeni védelem A probiotikumok képesek korrigálni az immunrendszer öregedéssel járó funkciócsökkenését. Idõs egerek probiotikumokkal való kezelése helyreállítja a korral csökkenõ mértékû TNFa és az IFNg termelést (15), elõsegítve ezzel a vírusfertõzések elleni hatékonyabb védekezést. Mucosalis felszíneken Lactobacillusokkal való lokális kezelés a neutrofil granulocyták számának növekedését és azok aktivációját eredményezi és ilymódon védettséget hoz létre a H. influenzae szaporodásával szemben. A probiotikumok hatása nem korlátozódik a mucosalis immunrendszerre és egyaránt érintheti a humorális, a celluláris, vagy a nem-specificus immunválaszt. A probiotikus baktériumok immunrendszerre kifejtett hatásai legegyszerûbben állatkísérletekben tanulmányozhatók. Emberben fertõzéses kísérletek nem végezhetõk, így a megközelítés rizikócsoportok (hasmenés miatt kórházban kezelt gyerekek, utazók, antibiotikumterápia alatt levõ emberek; 16), vagy már fertõzöttek probiotikus kezelése lehet. Újszülöttekben a probiotikumok jelenléte fokozza a fertõzésekkel szembeni ellenállást. Anyatejjel táplált csecsemõkben bifidobaktérium-dominált flóra alakul ki. Ezek a csecsemõk lényegesen ellenállóbbak a fertõzésekkel szemben, mint tápszerrel táplált társaik, ill. az utóbbi csoportban a tápszerhez adagolt bifidobaktérium jelentõsen csökkenti az enterális fertõzések kialakulásának kockázatát (17). Rotavírus fertõzésben megbetegedett gyermekek Lactobacillus rhamnosus kezelése egy nappal megrövidítette a diarrhea idõtartamát és gyorsította a betegségbõl való felépülést. A fertõzés akut fázisa alatt a kezelt gyermekekben jelentõsen megnõtt a keringõ immunglobulin-termelõ sejtek száma (18), ill. a rotavírus-specifikus IgA és IgG mennyisége (19). A fentiekbõl levonható a következtetés, hogy bár a kolonizáció nyilvánvalóan szerepet játszik a probiotikus baktériumok jótékony hatásában, a végsõ hatás nyilvánvalóan a PEYER-plakkokban található dendritikus sejtek aktivációja, amelyek képesek aktiválni a mucosalis T-sejteket, amelyek aztán távoli helyeken is képesek hatást kifejteni. 4.2. Probiotikumok hatása az allergiára A probiotikumok a bélrendszertõl távol esõ mucosalis felszíneken is megfigyelhetõ immunreguláló hatása alátámasztja az allergia kialakulásának 47
„higienia-elméletét”, amely az allergiák gyakoribbá válását a megváltozott bélflórával járó fejlett nyugati életforma elterjedésével magyarázza. Két szomszédos északi populáció összehasonlítása bizonyítja az életmód és az allergia elõfordulási gyakoriságának egyértelmû összefüggését. Az észt gyermekek között – akiknek a bélflórája sokkal több lactobacillust tartalmaz, mint a hasonló korú svéd gyermekeké – lényegesen ritkább az allergiás megbetegedés, mint a svéd gyermekek között (20). Az a tény, hogy egyes probiotikumok orális toleranciát hoznak létre, arra utal, hogy nem csupán a mucosalis rendszeren keresztül védenek a fertõzés ellen, hanem az effector választ is szabályozzák. A csökkent, vagy hiányzó gasztrointesztinális mikroflóra veszélyezteti az orális tolerancia kialakulását és elõsegítheti szisztémás atopiás allergia kialakulását. A gasztrointesztinális traktus rekolonizálása az allergia javulását eredményezi. Probiotikus kezeléssel az ekcéma tünetei csökkenthetõk. Lactobacillus diéta kivédi tejallergiában szenvedõ betegeken a neutrofil granulocyták tej ivása után bekövetkezõ aktiválódását (21), sõt a már kialakult allergia tünetei is mérsékelhetõk kísérletes körülmények között. Állatmodellben, az ovalbumin túlérzékenység kialakulása megváltozott cytokinegyensúllyal jár (22). Az antigén tulajdonságai határozzák meg a felismerés hatására termelõdõ cytokinek minõségét. Az antigének egy meghatározott csoportja normális immunválasz helyett túlérzékenységet vált ki. Ezek – bemutatásuk után – Th2 dominanciájú cytokintermelést indukálnak, amely az aktiválódott B-sejteket IgG-termelõ helyett IgE-termelõ plazmasejtekké differenciálja. A probiotikumok ezt a folyamatot a cytokinegyensúly megváltoztatása révén képesek befolyásolni. Ovalbumin túlérzékenységben szenvedõ egerek Lb. casei kezelése csökkent Ovalbumin specifikus IgE-termelést eredményez. Az állatokban Th1 domináns cytokintermelés alakul ki. A Th1 csoportba tartozó IFNg IL2 és IL12 termelése fokozódik, míg a Th2 családba tartozó IL4, IL5, IL10 termelése csökken a controll állatokhoz képest (23). 4.3. Probiotikumok szerepe az IBD gyógyításában Ismert, hogy gasztrointesztinális commensalis flóra tagjai szerepet játszanak a gyulladásos bélbetegségek kialakulásában. Az IBD patomechanizmusában részt vesz egy, a fertõzéssel szemben kialakuló túlzott immunválasz. Ez a gyulladásos reakció lactobacillusokkal történõ kezeléssel kivédhetõ. Olyan knock out egerekben, amelyekben a cytokin gének, vagy sejtfelszíni molekulákat kódoló gének mûködése hiányzik, a normal bélflóra tagjai is IBD-t hoznak létre. IL2 (24), IL10 (25), vagy T-sejt receptor (26) 48
deficiens egerek patogénmentes környezetben tenyésztve egészségesek maradnak, de normál tartási körülmények között gyulladásos bélbetegség alakul ki bennük. Ezekben az állatokban probiotikus kezeléssel megakadályozható az IBD kialakulása (27). 4.4. Probiotikumok és tumorok A probiotikumok elõzõekben leírt immunológiai hatásai alkalmasak lehetnek a tumornövekedés gátlására, az erre vonatkozó adatok száma azonban csekély és ellentmondásos. Állatokban lactobacillus diétán tartott egerekben lassabban nõnek a transplantálható tumorok, mint a controll csoportban (28). Emberben lactobacillus-kezelés csökkenti hólyagtumorok mûtét utáni recidiváinak gyakoriságát (29). TAKAGI és mtsai (30) adatai szerint a lactobacillus-kezelés egérmodellben tapasztalt tumornövekedést gátló hatásáért az NK-aktivitás fokozódása tehetõ felelõssé. Bár a probiotikumok tumornövekedésre gyakorolt hatásáról nem rendelkezünk elegendõ és meggyõzõ adattal, tekintve, hogy a kezelés magában ártalmatlan, az adekvát tumor-terápia melletti alkalmazása elõsegítheti a tumor eliminálását. ÖSSZEFOGLALÁS A probiotikumok bizonyítottan ártalmatlan baktériumok és befolyásolják az immunrendszer mûködését. A probiotikumok hatása az immunválasz valamennyi szakaszát érinti és pozitív korreláció mutatható ki a humorális és celluláris immunválasz, valamint a fertõzésekkel szembeni védettség mértéke között. A fagocitáló sejtek fokozott aktiválódása nem csupán a baktériumok eltakarítása miatt jelentõs, hanem azért is, mert ezek a sejtek fogják a megfelelõen elõkészített antigént a specifikus immunválaszért felelõs T- és B-sejtek számára bemutatni. Az antigénfelismerést követõ cytokintermelés mintázatát az adott antigén minõsége határozza meg. A probiotikus baktériumok módosíthatják a patogének kiváltotta cytokintermelést, így megváltoztatva a következményes immunválasz irányultságát. A kezelés távoli hatása részben azzal magyarázható, hogy az antigénfelismerést követõ cytokintermelés révén az információ azokra a területekre is eljut, amelyek nincsenek közvetlen kapcsolatban a probiotikumokkal és így az ott található lymphocyták is aktiválódnak. A cytokinegyensúly Th1, vagy Th2 irányban való eltolása a celluláris, vagy humorális immunválasz fokozódását eredményezi, ami lehetõvé teszi az adott extracelluláris, vagy intracelluláris patogén elleni optimális immunválasz kialakulását. Az extracelluláris baktériumok eliminálásához fo49
kozott IgG- és szekretoros IgA-termelésre, míg az intracelluláris kórokozók elleni védekezéshez, továbbá a tumornövekedés gátlásához a celluláris válasz mûködését elõsegítõ Th1 dominanciájú cytokintermelésre van szükség. Az allergiák kialakulásában szerepet játszik az allergének azon tulajdonsága, hogy Th2 irányban eltolt cytokintermelést indukálnak, ami fokozott IgE-termelést eredményez. A probiotikumok kedvezõ immunológiai hatásai azon alapulnak, hogy a patogénektõl eltérõ antigénszerkezetük révén jelenlétükkel módosítják a patogénekkel, vagy allergénekkel szemben kialakult immunválaszt, mely korrekciós mechanizmus a védettség fokozódását, ill. az allergia tüneteinek csökkenését eredményezi. IRODALOM (11) Colombel, J.F., Cortot, A., Neut, C., Romond, C.: Yoghurt with Bifidobacterium longum reduces erythromycin-induced gastrointestinal effects. Lancet 2 (8549) 43 (1987) (12) Heel, K.A., McCauley, R.D., Papadimitriou, J.M., Hall, J.C.: Review: Peyer’s atches. Gastroenterol. Hepatol. 12 (2) 122–136 (1997) (13) Roos, K., Hakansson, E.G., Holm, S.: Effect of recolonisation with “interfering” alpha streptococci on recurrences of acute and secretory otitis media in children: randomised placebo controlled trial. BMJ. 322 (7280) 210–212 (2001) (14) Gorbach, S.L., Chang, T.W., Goldin, B.: Successful treatment of relapsing Clostridium difficile colitis with Lactobacillus GG. Lancet 2 (8574) 1519 (1987) (15) Shu, Q., Lin, H., Rutherfurd, K.J., Fenwick, S.G., Prasad, J., Gopal, P.K., Gill, H.S.: Dietary Bifidobacterium lactis (HN019) enhances resistance to oral Salmonella typhimurium infection in mice. Microbiology and Immunology 44 (4) 213–222 (2000) (16) Neumann, E., Oliveira, M.A., Cabral, C.M., Moura, L.N., Nicoli, J.R., Vieira, E.C., Cara, D.C., Podoprigora, G.I., Vieira, L.Q.: Monoassociation with Lactobacillus acidophilus UFV-H2b20 stimulates the immune defense mechanisms of germfree mice. Braz. J. Med. Biol. Res. 43 (12) 1565– 1573 (1998) (17) d’Ostiani, C.F., Del Sero, G., Bacci, A., Montagnoli, C., Spreca, A., Mencacci, A., RicciardiCastagnoli, P., Romani, L.: Dendritic cells discriminate between yeasts and hyphae of the fungus Candida albicans. Implications for initiation of T helper cell immunity in vitro and in vivo. J. Exp. Med. 191 (10) 1661–1674 (2000) (18) Hessle, C., Andersson, B., Wold, A.E.: Gram-positive bacteria are potent inducers of monocytic interleukin-12 (IL-12) while gram-negative bacteria preferentially stimulate IL-10 production. Infect. Immun. 68 (6) 3581–3586 (2000) (19) Marin, M.L., Tejada-Simon, M.V., Lee, J.H., Murtha, J., Ustunol, Z., Pestka, J.J.: Stimulation of cytokine production in clonal macrophage and T-cell models by Streptococcus thermophilus: comparison with Bifidobacterium ssp. and Lactobacillus bulgaricus. J. Food Prot. 61 (7) 859–864 (1998) (10) Christensen, H.R., Frokiaer, H., Pestka, J.J.: Lactobacilli differentially modulate expression of cytokines and maturation surface markers in murine dendritic cells. J. Immunol. 168 (1) 171–178 (2002) (11) Perdigon, G., Alvarez, S., Rachid, M., Aguero, G., Gobbato, N.: Immune system stimulation by probiotics. J. Dairy Sci. 78 (7) 1597–1606 (1995) (12) Perdigon, G., Alvarez, S., Pesce de Ruiz Holgado, A.: Immunoadjuvant activity of oral Lactobacillus casei: influence of dose on the secretory immune response and protective capacity in intestinal infections. J. Dairy Res. 58 (4) 485–496 (1991)
50
(13) De Simone, C., Vesely, R., Bianchi Salvadori, B., Jirillo, E.: The role of probiotics in modulation of the immune system in man and animals. Int. J. Immunther. 9 23–28 (1993) (14) de Waard, R., Garssen, J., Vos, J.G., Claassen, E.: Modulation of delayed-type hypersensitivity and acquired cellular resistance by orally administered viable indigenous lactobacilli in Listeria monocytogenes infected Wistar rats. Lett. Appl. Microbiol. 35 (3) 256–260 (2002) (15) Muscettola, M., Massai, L., Tanganelli, C., Grasso, G.: Effects of lactobacilli on interferon production in young and aged mice. Ann. N. Y. Acad. Sci. 30 (717) 226–232 (1994) (16) Elmer, G.W., Surawicz, C.M., McFarland, L.V.: Biotherapeutic agents – A neglected modality for the treatment and prevention of selected intestinal and vaginal infections. JAMA-J. of The American Med. Ass. 275 (11) 870–876 (1996) (17) Bezkorovainy, A.: Probiotics; determiants of survival and growth in the gut. Am. J. Clin. Nutr. 73 (Suppl.) 399S–405S (2001) (18) Kaila, M., Isolauri, E., Soppi, E., Virtanen, E., Laine, S., Arvilommi, H.: Enhancement of the circulating antibody secreting cell response in human diarrhea by a human Lactibacillus strain. Pediatric Research 32 (2) 141–144 (1992) (19) Majamaa, H., Isolauri, E., Saxelin, M., Vesikari, T.: Lactic acid bacteria in the treatment of acute rotavirus gastroenteritis. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 20 (3) 333–338 (1995) (20) Bjorksten, B., Naaber, P., Sepp, E., Mikelsaar, M.: The intestinal microflora in allergic Estonian and Swedish 2-year-old children. Clin. Exp. Allergy 30 (7) 1047 (2000) (21) Pelto, L., Isolauri, E., Lilius, E.M., Nuutila, J., Salminen, S.: Probiotic bacteria down-regulate the milk-induced inflammatory response in milk-hypersensitive subjects but have an immunostimulatory effect in healthy subjects. Clin. Exp. Allergy 28 (12)1474–1479 (1998) (22) Matsuzaki, T., Yamazaki, R., Hashimoto, S., Yokokura, T.: The effect of oral feeding of Lactobacillus casei strain Shirota on immunoglobulin E production in mice. J. Dairy Sci. 81 (1) 48–53 (1998) (23) Clancy, R.: Immunobiotics and the probiotic evolution. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 38 (1) 9– 12 (2003) (24) Contractor, N.V., Bassiri, H., Reya, T., Park, A.Y., Baumgart, D.C., Wasik, M.A., Emerson, S.G., Carding, S.R.: Lymphoid hyperplasia, autoimmunity, and compromised intestinal intraepithelial lymphocyte development in colitis-free gnotobiotic IL-2-deficient mice. J. Immunol. 160 (1) 385–394 (1998) (25) Sellon, R.K., Tonkonogy, S., Schultz, M., Dieleman, L.A., Grenther, W., Balish, E., Rennick, D.M., Sartor, R.B.: Resident enteric bacteria are necessary for development of spontaneous colitis and immune system activation in interleukin-10-deficient mice. Infect. Immun. 66 (11) 5224–5231 (1998) (26) Dianda, L., Hanby, A.M., Wright, N.A., Sebesteny, A., Hayday, A.C., Owen, M.J.: T cell receptor-alpha beta-deficient mice fail to develop colitis in the absence of a microbial environment. Am. J. Pathol. 150 (1) 91–97 (1997) (27) Madsen, K.L., Doyle, J.S., Tavernini, M.M., Jewell, L.D., Rennie, R.P., Fedorak, R.N.: Antibiotic therapy attenuates colitis in interleukin 10 gene-deficient mice. Gastroenterology 118 (6) 1094– 1105 (2000) (28) Yasutake, N., Matsuzaki, T., Kimura, K., Hashimoto, S., Yokokura, T., Yoshikai, Y.: The role of tumor necrosis factor (TNF)-alpha in the antitumor effect of intrapleural injection of Lactobacillus casei strain Shirota in mice. Med. Microbiol. Immunol. 188 (1) 9–14 (1999) (29) Aso, Y., Akaza, H., Kotake, T., Tsukamoto, T., Imai, K., Naito, S.: Preventive effect of a Lactobacillus casei preparation on the recurrence of superficial bladder cancer in a double-blind trial. The BLP Study Group Eur. Urol. 27 (2) 104–109 (1995) (30) Takagi, A., Matsuzaki, T., Sato, M., Nomoto, K., Morotomi, M., Yokokura, T.: Enhancement of natural killer cytotoxicity delayed murine carcinogenesis by a probiotic microorganism. Carcinogenesis 22 (4) 599–605 (2001)
51
TARTALOMJEGYZÉK Oldal A KÖNYV SZERKESZTÕJÉNEK ÉS SZERZÕINEK FONTOSABB SZEMÉLYI ADATAI ALFABETIKUS SORRENDBEN ......................................................................................................................... 2 UNGER, A.
ELÕSZÓ .......................................................................................................................................................... 3 SZAKÁLY, S.
A PROBIOTIKUMOKKAL KAPCSOLATOS ALAPISMERETEK 1. NEVEZÉKTAN .............................................................................................................................................. 4 2. A PROBIOTIKUMOK KÖRE ÉS ALAPVETÕ JELLEMZÕIK ..................................................................... 4 3. A PREBIOTIKUMOK KÖRE ÉS ALAPVETÕ JELLEMZÕIK ...................................................................... 5 4. AZ EMBERI EMÉSZTÕRENDSZER MIKROFLÓRÁJA ............................................................................... 5 5. A BÉLFLÓRA MÓDOSULÁSA ÉS FÕBB OKAI ......................................................................................... 8 6. A BÉLFLÓRA MÓDOSÍTÁSI LEHETÕSÉGEI ............................................................................................. 8 7. A PROBIOTIKUMOK JÓTÉTEMÉNYEI ................................................................................................... 15 IRODALOM ...................................................................................................................................................... 16 POLGÁR, M.
A BÉLFLÓRA KIALAKULÁSA ÚJSZÜLÖTTEKBEN, ALAKULÁSÁNAK ÉS ALAKÍTÁSÁNAK JELENTÕSÉGE CSECSEMÕ- ÉS GYERMEKKORBAN 1. BEVEZETÉS ................................................................................................................................................ 18 2. HOGYAN ÉS MIKOR ALAKUL KI AZ EGYÉNRE JELLEMZÕ BÉLFLÓRA? .......................................... 18 3. A PROBIOTIKUMOK ................................................................................................................................ 19 4. A PREBIOTIKUMOK ................................................................................................................................. 23 5. A SZINBIOTIKUMOK ................................................................................................................................ 27 6. FUNKCIONÁLIS ÉLELMISZEREK ÉS CSECSEMÕTÁPSZEREK .............................................................. 27 IRODALOM ...................................................................................................................................................... 28 FIGLER, M.
A FELNÕTTKORI BÉLFLÓRA ÉS METABOLIKUS AKTIVITÁSA, A PROBIOTIKUMOK 1. BEVEZETÉS ................................................................................................................................................ 29 2. A BÉLFLÓRA ÖSSZETÉTELE ÉS FUNKCIÓI ........................................................................................... 31 3. A PROBIOTIKUMOK EDDIG ISMERT TERÁPIÁS HATÁSAI ÉS ALKALMAZÁSI TERÜLETÜK ......... 37 ÖSSZEFOGLALÁS ........................................................................................................................................... 38 IRODALOM ...................................................................................................................................................... 40 SZEKERES, J.
A BÉLFLÓRA ÉS AZ IMMUNRENDSZER ÖSSZEFÜGGÉSE 1. BEVEZETÉS ................................................................................................................................................ 41 2. A MUCOSALIS IMMUNRENDSZER FELÉPÍTÉSE ÉS MÛKÖDÉSE ........................................................ 41 3. A PROBIOTIKUMOK IMMUNOLÓGIAI HATÁSAI ................................................................................. 44 4. A PROBIOTIKUMOK LEHETSÉGES ALKALMAZÁSI TERÜLETEI AZ IMMUNOLÓGIAI HÁTTERÛ 4. BETEGSÉGEK KEZELÉSÉBEN .................................................................................................................. 47 ÖSSZEFOGLALÁS ........................................................................................................................................... 49 IRODALOM ...................................................................................................................................................... 50
52
