Бактерии и их значение для здоровья кишечника человека

Введение

Бифидобактерия была впервые выделена в 1899 году из здорового грудного младенца учёным Тиссье из института Пастера во Франции. Это анаэробная грамположительная неспорообразующая плеоморфная палочка, которую изначально назвали Bacillus bifidus communis. Название означает разветвляющуюся морфологию бактерии: на латыни «бифидус» значит «разделённый на две части». Позже бактерию отнесли к виду Lactobacillus as L. Bifidus. В 60-е годы прошлого столетия её оценили как отдельный вид и классифицировали как Bifidobacterium. Кроме вышеперечисленных особенностей, основные фенотипические характеристики Bifidobacterium – это производство молочной и уксусной кислот как основных продуктов использования глюкозы.

Виды и классификация бифидобактерий

В данный момент известно около 30 видов бифидобактерий. Бифидобактерии, которые обитают в кишечном тракте человека, отличаются от тех, которые населяют кишечный тракт животных. (Мицуока, 1984) В число бактерий в тракте человека входят: B. longum, B. breve, B. infantis, B. bifidum, B. adoltescentis и B. pseudocatenulatum. Бактерии, населяющие тракт животных: B. pseudolongum, B. thermophilus и B. animalis. Бактерии, найденные у животных, никогда не были найдены в организме человека, так же, как бактерии, найденные в организме человека, никогда не были найдены у животных. Причины этой особенности неизвестны, но предполагается, что дело в различиях между способностями этих бактерий заселять кишечный тракт хозяина. Среди видов бифидобактерий, используемых в различных йогуртах (?), часто различают B. Animalis. (Йешима и др., 1996) Причина использовать эти виды бифидобактерий – бактерии, выведенные из животных, более устойчивы к кислотам и таким образом лучше сохраняются в йогуртах. Недавно в штаммах B. Animalis, выделенных из этих йогуртов, были найдены генетические отличия в отношении типового штамма B. Animalis. Эти штаммы были названы B. Lactis. (Майле и др., 1997). Эти бактерии также не заселяют кишечный тракт человека. Использование бактерий, полученных из организма человека, как пищевых добавок, кажется разумным и правильным выбором.

Экология человеческого кишечного тракта

До рождения плод стерилен, и кишечных бактерий не существует. Начиная с момента рождения ребёнка, бактерии начинают заселять кишечный тракт, формируя кишечную микрофлору. При рождении множество разновидностей бактерий получают доступ к кишечному тракту, но бифидобактерии постепенно становятся основными бактериями и преобладают в кишечной микрофлоре в течение неонатального периода. Эта тенденция особенно ярко прослеживается среди грудных детей. Согласно исследованию, бифидобактерии составляют более 95% кишечной флоры грудничков. (Йошиока и др., 1991) Возрастающая резистентность к инфекции среди грудных детей может быть частично связана с преобладающими бифидобактериями в кишечной микрофлоре. Число бифидобактерий у младенцев на искусственном вскармливании ниже, чем у тех, кто грудном вскармливании. Тем не менее, даже у младенцев на искусственном вскармливании преобладают бифидобактерии. Бифидобактерии, преобладающие в период младенчества, постепенно уменьшаются в количестве, начиная с момента отнятия ребёнка от груди, и такие бактерии, как Bacteroides и Eubacterium становятся предоминантными. Изменения в бифидобактериях, связанные с возрастом, показаны в Графике 1. (Мицуока, 1978) Даже во взрослом возрасте Bifidobacterium – один из главных и важных компонентов микрофлоры кишечника. Число бифидобактерий понижается в пожилом возрасте, при этом повышается Clostridium и другие виды. График 2 сравнивает электронные микроснимки испражнений грудного младенца и взрослого человека. Бактерии, замеченные в испражнениях грудного младенца почти исключительно представляют собой бифидобактерии, никаких других бактерий не обнаружено. В испражнениях взрослого человека, однако, широкое количество видов бактерий представляют собой кокки и палочки, но очень малое количество бактерий имеют морфологию бифидобактерии. Эти различия в микрофлоре замечены в изучаемых фекалиях. Кишечная микрофлора меняется с возрастом и сопровождается понижением числа бифидобактерий. Эффект, который производят изменения в кишечной микрофлоре на кишечную среду, показан в Таблице 1. Концентрации кишечных продуктов, вызывающих гниение, такие как аммиак и индол, и активность ферментов, участвующих в производстве этих субстанций, особенно низки у грудных детей в сравнении со взрослыми. Хотя эти изменения не могут быть полностью связаны с различиями в кишечной микрофлоре, всё равно можно ожидать сильный эффект.

Кишечная флора взрослого человека состоит из примерно 100 видов бактерий, которые присутствуют на уровне от 10¹⁰ до 10¹¹ на грамм содержания толстой кишки. Можно разделить эти кишечные бактерии на три группы в зависимости от их воздействия на кишечную среду: это благотворные бактерии, вредные бактерии и бактерии, проявляющие и те, и другие свойства. Вредные бактерии – это те, которые обладают патогенными свойствами или превращают компоненты еды во вредные субстанции. Они включают в себя Clostridium, Veillonella, Proteus и семейство Enterobacteriaceae. Благотворные бактерии Bifidobacterium и Lactobacillus подавляют вредные и оказывают множество положительных физиологических эффектов. Они не имеют негативного воздействия, что бы ни было в организме хозяина. Число Lactobacillus в толстой кишке составляет примерно 1/100 от числа Bifidobacterium, и эти бактерии имеют меньшее влияние на кишечную среду, чем бифидобактерии. Наконец, Bacteroides, Eubacterium и анаэробные стрептококки относятся к промежуточной группе. Эти бактерии не ядовиты в нормальных условиях, но они вызывают множество условно-патогенных инфекций, когда иммунитет или резистентность хозяина понижены. На Графике 3 показаны взаимоотношения между кишечными бактериями и здоровьем человека. Многие виды бактерий производят вредные субстанции, такие как аммиак, амины, сульфиды водорода и индол из протеинов. Потребление жиров увеличивает выделение желчной кислоты, а эти желчные кислоты трансформированы множеством кишечных бактерий во вторичные желчные кислоты, которые имеют канцерогенный потенциал. Эти кислоты показывают, что кишечные бактерии оказывают значительное влияние на кишечную среду, и кишечная среда поочерёдно влияет на здоровье хозяина. Уровни содержания бактерий в кишечном тракте меняются из-за таких факторов, как еда и окружающая среда, и они соревнуются между собой, в результате оказывая влияние на кишечную микрофлору. Благоприятная кишечная микрофлора может создать здоровую кишечную среду. Благоприятная кишечная микрофлора состоит из низкого уровня вредных бактерий и высокого уровня благоприятных бактерий, таких как бифидобактерии.

Физиологический эффект бифидобактерий

Этот раздел описывает актуальный физиологический эффект бифидобактерий. Во-первых. Самый важный физиологический эффект – это улучшение работы кишечника. Действие улучшения работы кишечника – это абсолютный эффект улучшения кишечной среды, который включает в себя улучшение кишечной флоры, подавление кишечных гнилостных субстанций, улучшение свойств фекалий и акта дефекации (ослабление запора или диарея). Как было отмечено ранее, кроме молочной кислоты, бифидобактерии производят уксусную кислоту с сильным бактерицидным действием, чтобы подавить вредные бактерии. Этот эффект был также продемонстрирован ин-витро (Арайя-Кодзима и др., 1995). Таблица 2 показывает изменения в процентном соотношении бифидобактерий и других основных бактерий в кишечной флоре после употребления йогурта, содержащего бифидобактерии (B. longum BB536), в сравнении с обычным йогуртом, не содержащим бифидобактерии (Йешима, 1997). Пропорции Bifidobacterium в кишечной флоре значительно возросли при употреблении йогурта, содержащего B. longum BB536. Мгновенное понижение уровня аммиака, который является гнилостным продуктом, можно наблюдать на Графике 4. На Графике 5 показан эффект от употребления этого йогурта на частоту актов дефекации у субъектов с тенденцией к запору. Значительное увеличение частоты дефекации наблюдается после приёма йогурта с бифидобактериями. Назначение бифидобактерий [B. breve M-16V (Акияма и др., 1994) и B. longum BB536 (Акияма и др., 1994) недоношенным детям весом 1000 г. и меньше увеличивает раннее заселение бифидобактерий и образование бифидобактериальной флоры, а также подавление отмирающего колита и других инфекций кишечного тракта.

Следующий важный эффект бифидобактерий – это эффект активации иммунитета. Бифидобактериальная клетка или компонент клетки были представлены, чтобы вызвать специфичные и неспецифичные антитела, неспецифичную резистентность к токсинам и антиопухолевый эффект. In mice mono-associated with B. longum BB536, increased production of anti-B. longum antibodies and total IgA can be observed with the acquisition of resistance to pathogenic E. coli (Yamazaki et al 1991). The cell wall of B. infantis has been shown to suppress Meth-A fibrosarcoma in mice (Sekine et al, 1985). Бифидобактерии также демонстрируют антиопухолевые действия. Приём лиофилизированного B. longum BB536 препятствует раку или образованию неправильных очагов крипт (??), вызванных имидазохинолинными производными (IQ) (Редди и Ривенсон, 1993) или азоксиметаном (Кулкарни и Редди, 1994). График 6 показывает результаты приёма лиофилизированного B. longum BB536 на канцерогенез в различных органах (Редди и Ривенсон, 1993). Назначение IQнелеченым мышам вызывает рак печени, кишок и молочных желёз. Однако назначение B. longum BB536 препятствует распространению рака во всех этих органах, особенно в толстой кишке – 100%-ное препятствие. Приём B. longum BB536 вместе с лактулозой достигает дополнительного эффекта в подавлении ACF (?неправильных очагов крипт?) (Чалла и др., 1997). B. longum BB536 также обладает действием укрепления костей (Игараси и др., 1994), что, как предполагается, является результатом повышенного поглощения кальция.

Фактор роста бифидобактерий

Ранние изучения факторов роста бифидобактерий были исследованием факторов повышения роста ин-витро. Факторы роста, обнаруженные в этих изучениях, включают в себя компоненты человеческого молока олигосахаридов, содержащих N-ацетилглюкозамин, протеиновые продукты расщепления ферментов, гликопротеины, пантетиновые соединения (Рэзик и Курманн, 1983). Изучение факторов роста ин-виво тогда стали популярны, и такие олигосахариды, как лактулоза (Петури, 1957 и Терада и др., 1992), а также диетические волокна сочли эффективными для кишечного роста бифидобактерий. Эти олигосахариды имеют несколько важных особенностей. Они практически не усваиваются в человеческом пищеварительном тракте и достигают толстой кишки целыми, а также они чаще всего используются бифидобактериями.

На Графике 7 изображены изменения в пропорциях бифидобактерий в кишечной флоре после потребления лактулозы (Терада и др., 1992). Число бифидобактерий заметно увеличивается, когда в день потребляют 3 грамма лактулозы, и уменьшается, когда потребление лактулозы прекращается. А также аммиак в фекалиях и другие гнилостные субстанции подавляются при приёме лактулозы. Таким образом, как фактор роста бифидобактерий, лактулоза в относительно маленьких количествах эффективна при увеличении кишечного роста бифидобактерий. Опираясь на эту особенность, лактулозу долго использовали как лекарство от энцефалопатии и при смягчении запора. Механизмы действия лактулозы при лечении этих болезней следующие: лактулоза вызывает рост бифидобактерий, что препятствует появлению аммиака в кишечнике, и органические кислоты, производимые бифидобактериями, вызывают перистальтику кишечника. Лактулозу используют в еде, особенно в добавках для младенцев, способствуя установлению бифидобактериальной флоры у младенцев. (Тамура и др.. 1993).

Применение бифидобактерий

С намерением активно использовать физиологические эффекты бифидобактерий, перечисленные выше, бифидобактерии широко используют в еде, медицине, в корме для животных. В этих видах продуктов жизнеспособные бактерии принимаются, чтобы улучшить кишечную микрофлору, которая, в свою очередь, улучшает кишечную среду и способствует здоровью кишечника с целью предупредить болезни или инфекции кишечного тракта. Бифидобактерии были впервые применены в еде в Германии в давние времена (Майер, 1948), и активно стали использоваться в Японии в начале 80-х (Ишибаши, 1993). Позже они получили распространение в Европе и сейчас используются во всём мире (Тамиме и др., 1995). Самый известный образец применения бифидобактерий в еде – это йогурт с бифидобактериями. Другой популярный продукт – бифидобактериальное молоко, молоко без ферментов с добавлением бифидобактерий. Главная идея добавления бифидобактерий в эти продукты – это поддержка жизнеспособных бифидобактерий. Однако, чтобы поддерживать желаемый уровень жизнеспособных бактерий в йогурте или молоке до истечения срока годности продуктов, нужен высокий уровень технических знаний. Например, бифидобактерии не образуются в молоке в нормальных условиях, нужен специальный материал для роста. К тому же, бифидобактерии строго анаэробны и чувствительны к кислороду. Требуются специальные технологии производства, чтобы исключить воздействие кислорода. Технологии производства лиофилизированной пудры достигли прогресса, и изготовление пудры, содержащей жизнеспособные клетки 10¹⁰к 10¹¹ на грамм сбывают в качестве пищевых добавок. Качестенная лиофилизированная пудра может храниться при комнатной температуре в течение одного года. Она может быть использована во многих продуктах в различных видах, в виде порошка, капсул или таблеток.

Наши пробиотики: