Патофизиологические изменения в микробиоте кишечника ассоциируются с развитием и поддержанием неинфекционных заболеваний.
Появляется все больше доказательств того, что микроорганизмы с заявленными пробиотическими свойствами могут принести пользу здоровью человека в различных возрастных группах путем модуляции метаболизма, физиологии, питания и иммунных функций хозяина. Несколько пробиотических штаммов были признаны безопасными и коммерчески доступными для использования человеком через продукты питания, напитки и добавки. Кроме того, получены обнадеживающие клинические данные о том, что некоторые пробиотические штаммы эффективно справляются и предотвращают различные метаболические нарушения и заболевания у людей, что характеризует пробиотики как перспективные инновационные терапевтические варианты для их лечения.
Хотя в ряде исследований сообщалось, что пробиотические микроорганизмы с заявленными пробиотическими свойствами оказывают пользу для здоровья хозяев, в настоящее время существуют пробелы в оптимизации использования пробиотиков для исследования питания и здоровья, которые необходимо прояснить. К ним относится понимание механизмов влияния пробиотиков на различные биохимические и физиологические функции, а также оптимальной дозы, частоты и продолжительности лечения для различных пробиотических штаммов. Кроме того, некоторые эффекты видового уровня, такие как ферментативная активность, метаболизм желчных солей, нейтрализация канцерогенов и синтез витаминов, или редкие специфические эффекты штаммов, такие как генерация специфических биоактивных, неврологических, иммунологических и эндокринологических эффектов, были слабо изучены в исследованиях с пробиотиками. Целью данного обзора является расширение знаний о применении пробиотических микроорганизмов в профилактике и лечении хронических заболеваний, с особым интересом к основным клеточным и молекулярным механизмам. В рамках этого обзора рассмотрено 14 статей, которые способствуют расширению современных знаний об использовании пробиотиков в здоровье и болезни.
В нескольких статьях по теме обзора рассматривались потенциальные антиоксидантные и противовоспалительные эффекты потенциальных штаммов пробиотиков. Роль Limosilactobacillus fermentum HFY06 в профилактике колита рассмотрели Liu et al. Авторы выделили штамм из йогурта яка и продемонстрировали, что ежедневное введение Limosilactobacillus fermentum HFY06 в концентрации 1,0 × 109 КОЕ/мл в течение 2 недель подавляло воспаление через сигнальный путь NF-kB и предотвращало возникновение и развитие колита у мышей. Используя другой штамм Limosilactobacillus fermentum, выделенный из традиционного ферментированного китайского йогурта, Liu et al. показали, что ежедневное применение Limosilactobacillus fermentum ZS40 в низкой (1,0 × 109 КОЕ) или высокой дозе (1,0 × 1011 КОЕ) эффективно подавляло воспаление через сигнальный путь NF-κB и предотвращало развитие рака толстой кишки у мышей.
Zhou et al. выделили Lactobacillus plantarum GXL94, переименованный в Lactiplantibacillus planturum GXL94, из ферментированного чили и показали in vitro, что этот штамм обладает пробиотическими свойствами и демонстрирует хорошую устойчивость к высоким концентрациям перекиси водорода и сильную способность к поглощению различных свободных радикалов, что позволяет предположить, что он является потенциальным антиоксидантным пробиотиком.
Chen et al. показали, что ежедневное введение Lactiplantibacillus planturum KSFY, штамма, выделенного из ферментированного йогурта яка, в дозе 1,0 × 1010 КОЕ/кг и 1,0 × 109 КОЕ/кг в течение 4 недель снимало усталость, вызванную физическими нагрузками, и улучшало способность к тренировкам у стареющих мышей за счет снижения накопления метаболитов, накопления гликогена, повреждения мышц и печени, а также уровня окислительного стресса.
Плантарицин BM-1 - это бактериоцин класса IIa, вырабатываемый Lactiplantibacillus planturum. После выделения плантарицина BM-1 из L. plantarum BM-1, Wang et al. сообщили о многообещающем противораковом эффекте этого бактериоцина в эпителиальных клетках толстой кишки. Авторы показали, что плантарицин BM-1 ингибирует колоректальный рак, вызывая апоптоз через каспазу-3 в клетках рака толстой кишки.
Lee et al. оценили потенциальное противовоспалительное действие Lactobacillus paracasei ATG-E1, переименованного в Lacticaseibacillus paracasei ATG-E1, в мышиной модели воспаления дыхательных путей и респираторных заболеваний. Авторы показали, что лечение Lacticaseibacillus paracasei ATG-E1 в течение 12 дней улучшило барьерную функцию кишечника и снизило уровень провоспалительных медиаторов в бронхоальвеолярной лаважной жидкости и легких, что позволяет предположить, что Lacticaseibacillus paracasei ATG-E1 может оказывать профилактическое и защитное действие против респираторных заболеваний.
Учитывая, что комбинации пробиотиков могут иметь более эффективные функции в защите кишечника и регуляции иммунной системы по сравнению с отдельными штаммами, Li et al. оценили влияние многоштаммового пробиотика, содержащего Bifidobacterium lactis XLTG11, Lactobacillus casei, Lactiplantibacillus plantarum CCFM8661 и Lacticaseibacillus rhamnosus, названного Probio-M9, на ампициллин-индуцированную антибиотико-ассоциированную диарею у мышей. Авторы показали, что применение Probio-M9 облегчало диарею, вызванную ампициллином, улучшая барьерную функцию кишечника, снижая уровень провоспалительных маркеров и улучшая разнообразие и состав микробиоты кишечника.
Производство метаболитов или специфических биологически активных соединений является специфической особенностью пробиотиков. Sen et al. провели комплексный метаболомный анализ совместной культуры, содержащей Bifidobacterium breve MCC1274 и клетки тонкого кишечника, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS). Эта коинкубация увеличила количество иммуномодулирующих метаболитов индол-3-молочной кислоты и фенилмолочной кислоты в эпителиальных клетках кишечника, что сопровождалось повышением экспрессии генов, участвующих в синтезе индол-3-молочной кислоты, таких как трансаминазы и гены, связанные с синтезом триптофана.
Постбиотики - это биоактивные молекулы, образующиеся в результате метаболизма микроорганизмов, которые могут принести пользу здоровью хозяина. Abdelazez et al. оценили действие Levilactobacillus brevis KLDS, постбиотического штамма, продуцирующего гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), против гипергликемии и гиперлипидемии при диабете у мышей, вызванном стрептозотоцином. Авторы показали, что ежедневное введение Levilactobacillus brevis KLDS в дозе 250 мкл × 105 КОЕ/мл в течение 4 недель снижало гипергликемию и гиперлипидемию у мышей с диабетом.
Разработка технологий, обеспечивающих уверенность в оценке функциональной стабильности пробиотического продукта, является сложной задачей для пробиотической промышленности и компаний. Исследование Visciglia et al. показало, что проточная цитометрия является валидным, надежным и инновационным инструментом для оценки численности и функционального состояния пробиотической популяции по сравнению с традиционным методом подсчета на чашках.
Han et al. оценили эффект пробиотической бактерии Weissella cibaria CMU при лечении галитоза с помощью рандомизированного двойного слепого плацебо-контролируемого исследования. Авторы показали, что прием таблеток пробиотика 800 мг, содержащих 1,0 × 108 КОЕ, в течение 8 недель снижал выработку летучих соединений серы, сероводорода, метилмеркаптана и неприятного запаха изо рта у пациентов с галитозом.
В систематическом обзоре Ramirez-Olea et al. продемонстрировали потенциальное применение пробиотика Bacillus licheniformis в качестве вспомогательного средства при лечении заболеваний у людей и животных. Авторы показали, что Bacillus licheniformis оказывает противовоспалительное, иммуностимулирующее, антимикробное и антиоксидантное действие. Кроме того, Bacillus licheniformis имеет большой потенциал в профилактике и лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта, печени, неврологических и сердечно-сосудистых заболеваний, а также полезен для роста, лечения зубов, здоровья костей, метаболических и психологических расстройств.
Wan и Ma критически оценили эффективность диетических добавок, направленных на микробиоту кишечника, в профилактике и лечении гестационного сахарного диабета. Авторы показали, что прием пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков является перспективной стратегией профилактики и лечения гестационного сахарного диабета.
Хотя ферментированные продукты, содержащие живые микроорганизмы, не относятся к пробиотикам, употребление кефира может иметь много метаболических преимуществ для здоровья. Bourrie et al., изучая бесклеточные или термически обработанные фракции питьевого кефира, показали, что метаболические преимущества потребления этого кефира не требуют употребления цельного кефира.
