Donosimo tekst u kojem demistificiramo najčešće pojmove i terminologiju te prikazujemo trenutni niz osnovnih pojmova iz područja mikrobiote i mikrobioma, područja koje je u središtu zanimanja stručne javnosti
Autorica članka: prof.dr.sc. Donatella Verbanac, Zavod za medicinsku biokemiju i hematologiju, Farmaceutsko biokemijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, inPharma 96, ožujak/travanj 2025.
Mikrobiota predstavlja zbroj svih mikroorganizama (arhea, bakterija, gljivica, virusa, protozoa) koji nastanjuju određeno okruženje, pa i ljudsko tijelo. Smatra se da je naše tijelo sastavljeno od 40% eukariotskih i 60% prokariotskih stanica, a zbog postupaka “transplantacije” mikrobiote, koji su u najvećem broju slučajeva izuzetno uspješni, mikrobiota se definira kao zasebni organ unutar tijela.
Genetski i drugi materijal mikrobiote koji uključuje sve gene i metabolite mikroorganizama prisutnih u ekosustavu naziva se mikrobiom. U sebi nosimo 40 puta više mikrobnih nego ljudskih gena. Naime, humani genom broji oko 23.000 funkcionalnih gena, dok mikrobiom u sebi obuhvaća preko milijun (106) različitih gena. Takva raznolikost omogućuje mikrobioti sintezu raznih metabolita iz pojedinih sastavnica hrane koje ljudski organizam ne može razgraditi. Najčešće su to metaboliti poput kratkolančanih masnih kiselina (Short Chain Fatty Acids ili SCFAs), žućne kiseline i metaboliti kolina, masti ili lipidi (konjugirane masne kiseline, kolesterol, fosfatidilkolini, trigliceridi, lipopolisaharidi), aminokiselina triptofan i derivati indola (serotonin, indol-3-laktat) te neurotransmiteri (dopamin, kateholamini i gama amino maslačna kiselina (GABA). Ujedno, pod utjecajem mikroorganizama, u crijevima se sintetiziraju vitamini B skupine (B2, B3, B5, B6, B9, B12) i vitamin K, te se oslobađaju plinovi poput sumporovodika, vodika, ugljičnog dioksida, metana i dušičnog monoksida.
Ljudi i mikrobi više stotina tisuća godina žive zajedno u harmoniji. Taj sustav sastavljen od eukariotskih (višestaničnih) organizama, prokariotskih (jednostaničnih) organizama i okoliša koji ga okružuje, smatra se osnovom života kakav danas poznajemo. On je odgovoran za cjelokupno tjelesno i umno zdravlje te se često naziva holobiont. Govorimo li o ekosustavu, pritom mislimo na kompleksnu zajednicu živih organizama i njihovih okoliša, uključujući mikrobiote koje djeluju u simbiozi s domaćinom. Simbioza podrazumijeva odnos između dviju ili više vrsta organizama u kojem barem jedna strana ima koristi, dok ostale mogu imati koristi, štetu ili ostati neutralne.
Metode istraživanja mikrobiote
Metode istraživanja mikrobiote podrazumijevaju nekoliko razina:
- Filogenetska analiza, prilikom koje se sekvencira gen za 16S podjedinicu ribosomalne ribonukleinske kiseline (rRNA) mikroorganizma/bakterije. Tom se analizom dobiva uvid u sastav i relativnu zastupljenost pojedinih bakterijskih porodica ili filija.
- Metagenomska analiza podrazumijeva sekvenciranje cjelokupne genomske DNA mikroorganizma. Na taj se način dodatno mogu analizirati setovi gena te dobiti uvid u tzv. funkcionalnu metagenomiku i odrediti međusobne odnose među pojedinim porodicama mikroorganizama/bakterija.
- Metatranskriptomika je tehnika kojom je moguće analizirati cjelokupnu glasničku RNA (mRNA) bakterija i na taj način dobiti uvid u diferencijalnu ekspresiju pojedinih gena.
- Metaproteomika je analiza ukupnih proteina u mikroorganizmu/bakteriji te je različita od ekspresije, jer se sve mRNA ne prepisuju i ne daju u konačnici protein ili bjelančevinu. Sinteza pojedinih proteina ovisi o ekspresiji gena, a ona pak ovisi o pojedinim uvjetima u kojima se mikroorganizam u tom trenutku nalazi.
- Konačno, može se analizirati metabolom bakterije ili mikroorganizma i dobiti uvid u produkte metabolizma, metabolite koje pojedine bakterije produciraju i izlučuju u okoliš ili u našu cirkulaciju.
Izuzetno je važno poznavati mikrobnu raznolikost koja predstavlja zastupljenost različitih mikroorganizama u određenom ekosustavu, uključujući različite vrste i njihove funkcije. Također, moramo znati što se podrazumijeva pod pojmom lokalni mikrobiom. Najčešće je to flora specifična za određene dijelove ljudskog tijela (koža, usta, crijeva, urinarni, genitalni trakt…). Na primjer, vaginalna je flora zajednica mikroorganizma koji naseljavaju mokraćno-spolni sustav. Ravnoteža vaginalne flore (vaginalne mikrobiote) ključna je za sprječavanje štetnih učinaka potencijalno patogenih mikroorganizama. Prilikom planiranja trudnoće, tijekom trudnoće i poroda postoji velika potreba za praćenjem sastava i odnosa u porodicama vaginalne mikrobiote.
Mikrobiota probavnog sustava
Kad spominjemo ulogu mikrobiote zastupljene i nastanjene uglavnom u probavnom sustavu, moramo se osvrnuti na njene tri glavne zadaće.
Prva je zaštitna funkcija, jer kompeticijom za hranjive tvari i za pojedine receptore te lučenjem antimikrobnih čimbenika, nastanjene bakterije i mikroorganizmi čiji se broj eksponencijalno uvećava od usne šupljine, preko želuca, tankog i debelog crijeva, otklanjaju patogene mikroorganizme i omogućuju učinkovito suprotstavljanje eventualnoj najezdi patogena.
Nadalje, mikrobiota posjeduje strukturnu ulogu, jer predstavlja prirodnu granicu između stanica epitela i lumena crijeva te održavanjem međustaničnog epitela između dviju stanica (Tight Junctions)sudjeluje u očuvanju integriteta enterocita. Na taj način sudjeluju u razvoju imunosnog sustava organizma i u stvaranju i sintezi imunoglobulina A (IgA) u crijevima. Imunoglobulin A je jedna od podvrsta imunoglobulina, proteina koji su sastavni dio našeg imunosnog sustava i sudjeluju u obrani organizma od infekcija. U manjim se količinama nalazi u krvi, a najvećim dijelom na sluznicama (npr. crijeva, dišnog sustava, urogenitalnog trakta). Dokazano je da se u lumen crijeva svaki dan izluči od 3-5 grama IgA. On djeluje tako da smanjuje mogućnost vezanja patogenih bakterija za sluznicu i pojavu infekcije/upale, a može inhibirati i upalne učinke drugih vrsta imunoglobulina. Zdrava i uravnotežena crijevna mikrobiota stimulira sintezu IgA.
Konačno, izuzetno je važno spomenuti i metaboličku ulogu mikrobiote, jer ona iz pojedinih makronutrijenata sintetizira kratkolančane masne kiseline (acetat, propionat i butirat) koristi nerazgradive dijelove škroba iz hrane te sintetizira vitamin K i pojedine vitamine B skupine poput folne kiseline i biotina. Mikrobiota istovremeno značajno utječe na apsorpciju iona željeza u obliku Fe2+ u crijevima.
Što kad je narušena ravnoteža u crijevima?
Ravnoteža mikrobiote, njena odgovarajuća brojnost i raznolikost sadržaja, odrednice su stanja koje nazivamo eubioza. U tom stanju, na razini crijeva, organizam posjeduje očuvanu metaboličku ravnotežu. Čak 70% stanica ljudskog imunosnog sustava nalazi se u crijevima, pa je ravnoteža u tom dijelu probavnog trakta iznimno važna za pravilan rad i djelovanje imunosnog sustava.
Međutim, kad se suočimo sa smanjenom raznolikošću mikrobiote u crijevima i prevladavanjem patogenih bakterija u odnosu na bakterije koje pridonose benefitima, govorimo disbiozi. Disbioza se često pojavljuje u obliku povećane propusnosti(curenje iz crijeva, engl. leaky gut). Zbog smanjenog sloja sluzi koji odvaja lumen od epitela, sadržaj iz crijeva namijenjen eliminaciji doslovce dotiče enterocite, te proteolitičkim djelovanjem razara protein koji ih sljepljujee. Zbog toga se među njima otvara procijep, pa sadržaj iz crijeva dolazi u sistemsku cirkulaciju.
Sindrom propusnog crijeva jedan je od gorućih izazova današnje medicine i sve se više definira kao stanje koje nastupa prilikom strukturnog narušavanja prirodne granice između epitela crijeva i krvi. Zbog toga crijevni sadržaj izlazi iz lumena u krv, odnosno prostore koji su povezani sa sistemskom cirkulacijom. Propusno crijevo nastaje zbog razaranja proteina koji osiguravaju integritet crijevne sluznice i čuvaju međustanične prostore između stanica crijeva (enterocita). Uslijed izlaska hranjiva, štetnih tvari, bakterija i dijelova bakterija iz lumena crijeva u prostor s druge strane crijevne sluznice, odnosno u sistemsku cirkulaciju, u organizmu dolazi do lokalne upale, a u pojedinim slučajevima, kada takvo stanje traje dulje vrijeme, može nastupiti ozbiljna bolest.
Na mjestu gdje se stražnja strana enterocita i sadržaj iz crijeva dotiču, dolazi do razornog djelovanja na lokalno tkivo lipopolisaharida iz ovojnice patoloških bakterija, do mobilizacije upalnih stanica, oslobađanja kemokina i citokina te stvaranja hipoksične kapsule koja predstavlja začetak kronične upale niskog stupnja. Ta upala s vremenom, posebno ako neprimijećena traje tijekom dužeg razdoblja, dovodi do čitavog niza kroničnih metaboličkih i neuroloških bolesti.
Glavne skupine bakterijskih porodica u ljudskim crijevima
Postoje dvije glavne skupine bakterijskih porodica u ljudskim crijevima – porodice Firmicutes i Bacteroidetes.
Firmicutes je bakterijska porodica (lat. Phylium) uobičajeni stanovnik naših crijeva. Važna je za organizam, jer sudjeluje u razgradnji masti i pojedinih bjelančevina te pritom proizvodi butirat (mala molekula važna za funkciju stanica). Posebna je po sposobnosti “čuvanja” kalorija iz unesenih namirnica za “teška vremena”, pa je brojnija u sastavu crijevne mikrobiote kod osoba s nešto većom tjelesnom masom. Većina bakterija iz te skupine ima gram-pozitivnu strukturu stanične stijenke.
Bacteroidetes su bakterije iz druge glavne skupine bakterija koja čini značajan dio ljudske crijevne mikrobiote, često uključeni u probavu složenih ugljikohidrata. Većina bakterija te skupine posjeduje gram-negativnu strukturu stanične stijenke.
Stanje u kojem mikrobiota održava stabilnost, sprječavajući prekomjerni rast patogenih mikroorganizama, poznato je pod nazivom mikrobna ekološka ravnoteža. Opće je prihvaćeno da omjer Firmicutes/Bacteroidetes (F/B) ima važan utjecaj u održavanju normalne crijevne homeostaze. Povećan ili smanjen omjer F/B smatra se disbiozom, pri čemu se prvi obično opaža kod pretilosti, a drugi kod upalne bolesti crijeva (IBD).
Bakterije posjeduju iznimnu sposobnost produkcije pojedinih metabolita koje izlučuju u sistemsku cirkulaciju. Smatra se da je 30% metabolita u ljudskom serumu podrijetlom iz crijevne mikrobiote. Najvažniji metaboliti mikrobiote crijeva koje nalazimo u cirkulaciji su kratkolančane masne kiseline (Short-Chain Fatty Acids, SCFA). One u svom sastavu imaju manje od šest ugljikovih atoma, a nastaju iz složenih ugljikohidrata (neprobavljivih vlakana) procesom fermentacije uz pomoć crijevne mikrobiote, poglavito roda Bifidobacteria. Najčešće kratkolančane masne kiseline čine octena, propionska i maslačna kiselina (butirat).
Butirat je naziv za sol ili estere maslačne kiseline. Riječ je o kratkolančanoj masnoj kiselini sastavljenoj od četiri ugljikova atoma. Crijevne bakterije, posebno one koje pripadaju bakterijskom rodu Bifidobacterium, u crijevima povećavaju proizvodnju butirata iz nerazgradivih dijelova hrane i na taj način utječu na stvaranje veće količine zaštitnog sloja sluzi koji štiti integritet crijevnih stanica enterocita. Butirat ima sposobnost protuupalnog djelovanja, važan je za međudjelovanja na os crijevo-mozak, jer sprječava ulazak pojedinih toksina iz crijeva u stanice središnjeg živčanog sustava. Ujedno je važan za energetski metabolizam i održavanje energetske ravnoteže.
Općenito možemo reći da kratkolančane masne kiseline imaju važnu ulogu u organizmu čovjeka: sudjeluju u razgradnji masti, služe kao izvor energije za stanice (posebice butirat, izvor energije stanicama debelog crijeva), hrana su za ostale probiotičke sojeve, a sudjeluju i u metabolizmu vitamina.
Bakterije se često organiziraju u strukture sastavljene od tih jednostaničnih organizama, ali je uloga svih tih sastavnica definirana u zavisnosti od organa, mjesta u organu i uloge koju ti jednostanični organizmi poprimaju u određenom trenutku ili stanju. Takve strukture često tvore tzv. biofilm. Riječ je o zajednici mikroorganizama koji žive na površinama, najčešće pričvršćeni za njih pomoću složenih struktura koje sami stvaraju. Sastav biofilma uglavnom je jednoznačan, čini ga jedna vrsta bakterija, međutim, poprima različite uloge ovisno o tome gdje se bakterije nalaze, gdje su smještene unutar biofilma. Tako primjerice one na površini poprimaju uloge čuvara granica, dok one u unutrašnjosti provode uloge izmjene tvari i međusobne komunikacije s ciljem održavanja biofilma i njegove propagacije. Zbog toga je vrlo teško doprijeti do samog središta biofilma i djelovati lijekovima koji bi mogli oslabiti i zaustaviti propagaciju neželjenih i štetnih bakterija u biofilmu. To je jedan od izazova u dizajniranju novih antibakterijskih lijekova.
Neizmjerno je važno imati razvijenu i uravnoteženu imunosnu toleranciju. To je sposobnost imunosnog sustava da prepozna korisne mikroorganizme kao “prijateljske” i spriječi prekomjernu reakciju organizma na njih. Glavne stanice koje sudjeluju u tom procesu su leukociti – stanice našeg prirođenog imuniteta (npr. neutrofilni granulociti ili polimorfonuklearne stanice) i limfociti – stanice stečenog imuniteta, koje se često nazivaju mononuklearne stanice. Putem imunosne tolerancije ostvaruju se antiinfektivna, antiinflamatorna i imunomodulatorna uloga između organizma i glavnog fiziološkog sustava obrane organizma od vanjskih, uglavnom štetnih utjecaja virusa, bakterija, gljivica i ostalih potencijalnih disruptora. Te disruptore najčešće nazivamo patogenim mikroorganizmima. Riječ je o strukturama koje mogu uzrokovati bolesti u domaćinu te su često povezane s disbiozom ili narušenom ravnotežom mikrobiote. Među njima postoje i virusi koji inficiraju bakterije i mogu utjecati na ravnotežu mikrobiote. Nazivaju se bakteriofagi.
Protiv takvih struktura – ako je riječ o onim koje izazivaju patofiziološke poremećaje – često djelujemo putem lijekova, posebno antibiotika. Antibiotici su lijekovi koji ubijaju ili inhibiraju rast bakterija i mogu utjecati na ravnotežu mikrobiote u organizmu. Ponovno treba istaknuti da su oni neučinkoviti protiv virusnih infekcija i većine drugih vrsta infekcija, poput pojedinih gljivica ili parazita. Međutim, njihovom nesavjesnom i neracionalnom upotrebom došlo je do rezistencija na antibiotike. Danas je to vodeći izazov za brojne medicinske djelatnike i pacijente. Bakterije koje su izložene niskim dozama antibiotika i neadekvatnoj terapiji, vrlo brzo stvore nove, učinkovite metaboličke puteve kojima razvijaju otpornost na do tada učinkoviti lijek.
Što može pomoći u održavanju ravnoteže mikrobiote?
Preparati kojima se sve više otvaraju vrata u prostor gdje se vodi „natjecanje“ između mikrobiote i imunosnog sustava domaćina u odnosu na patogene mikroorganizme su brojni, a najčešće je riječ o probioticima.
To su živi mikroorganizmi koji, kada se konzumiraju u odgovarajućim količinama, mogu imati pozitivne učinke na zdravlje domaćina. Uglavnom se radi o živim bakterijama, ponekad i kvascu, koji pružaju metaboličku potporu osobama koje ih koriste. Pripadaju redovima: Lactobacillales, Bifidobacteriales, Bacillales red Lactobacillales porodice Streptococcaceae. Upotrebu probiotika, njihov cilj i način upotrebe te standarde pod kojima moraju biti proizvedeni regulira Svjetska gastroenterološka organizacija i pridružena tijela te agencije koje redovito unaprjeđuju svoje preporuke i smjernice.
Dobre bakterije, kako se u javnosti nazivaju one sadržane u probiotičkom preparatu, imaju sposobnost promjene metabolizma lipida, ugljikohidrata, kolesterola, makro- i mikronutrijenata, a ujedno reguliraju tjelesnu masu. Dodatno, na razini crijeva djeluju na jačanje zaštitne sluznice stanica crijeva, enterocita, utječu na nastanak zaštitnog sloja sluzi, metaboliziraju žučne soli, sintetiziraju kratkolančane masne kiseline i vitamine, reguliraju imunosni sustav, moduliraju kiselo-bazičnu ravnotežu u crijevima te stvaraju kompetitivno okružje u kojem zaustavljaju patogene.
Cjeloviti naziv svake bakterije sastoji se od oznake roda, vrste i soja, a oznaka soja samo je dio naziva bakterije. Primjerice, probiotička bakterija LGG pripada rodu Lactobacillus, vrsti rhamnosus, a GG je oznaka soja. Sve informacije u nazivlju zajedno otkrivaju jedinstveno “ime i prezime” bakterije te učinke vezane uz svaku pojedinu bakteriju. Soj mikroorganizma je važno znati jer je ključan za svojstva, ponašanje i učinak (primjerice nisu svi L. rhamnosus sojevi jednaki, jednako istraženi i jednako učinkoviti).
Da bi probiotički soj bio učinkovit, potrebno je da posjeduje sposobnost kolonizacije pojedinog staništa. Potencijal kolonizacije definira sposobnost probiotika da se veže na sluznicu crijeva, naseli se i razmnoži u crijevu te postane sastavni dio crijevne mikrobiote čovjeka. Većina probiotika ne kolonizira crijeva stalno, već je njihovo naseljavanje prolazne prirode. Nakon ispoljenog korisnog djelovanja u uspostavi ravnoteže mikrobiote, najčešće prolaze kroz crijeva. Stoga se danas zastupa stajalište da je za uspješnost učinkovite kolonizacije odgovarajućim probiotičkim sojevima potrebno provoditi nadopunu tijekom duljeg razdoblja, ponekad mjesecima.
Nadalje, da bi probiotik, odnosno probiotički pripravak, bio uspješan, on mora biti kvalitetan. To podrazumijeva prije svega odabir odgovarajućeg soja u obliku koji omogućava dospijeće potrebnog broja živih bakterija na mjesto djelovanja. Postupak registracije i kliničke studije daju potvrdu o očekivanim dobrobitima na zdravlje. Proizvod mora imati opisanu deklaraciju koja prati sastav probiotičkog pripravka i potvrđuje da se sastoji od dobro definiranog bakterijskog soja ili sojeva poznatog porijekla, koji su u pripravku namijenjenom primjeni kod ljudi prisutni u vrijednostima od najmanje 109≥1010 CFU (engl. Colony-Forming Unit). Mjerna jedinica kojom se označava broj jedinica (količina) bakterija koje mogu tvoriti kolonije, odnosno koje su žive, sposobne se razmnožavati i ostvariti specifične učinke, izražava se kao CFU (npr. 1×109). CFU u prijevodu znači „jedinice koje tvore kolonije“ i predstavlja važan podatak za procjenu učinkovitosti svakog probiotičkog proizvoda.
Za razliku od preparata koji nazivamo probiotički pripravak, postoji i probiotički dodatak prehrani. To je proizvod koji sadrži probiotik (jedan ili više sojeva probiotičkih mikroorganizama) a pripada u kategoriju dodatka prehrani/hrane. Za razliku od probiotičkog lijeka ne podliježe strogim regulatornim zahtjevima za registraciju proizvoda i dolazak na tržište, praćenje i izvještavanje o eventualnim nuspojavama. Proizvođači dodataka prehrani ne moraju slijediti iste zahtjeve prilikom registracije proizvoda poput onih proizvođača koji za svoj proizvod osiguravaju status bezreceptnog lijeka (OTC).
Vrlo često se u preparatima, osim jednog soja, nalaze i dodatni sojevi bakterija, pa se takav proizvod naziva multisojni probiotički proizvod. To je proizvod koji sadrži više od jedne vrste ili sojeva bakterija, a ponekad uključuje i neke vrste gljivica s dokazanim dobrobitima za zdravlje. Svaki od sojeva u multisojnom preparatu treba biti prisutan u količini u kojoj je studijama dokazano da ima željeni učinak. Izbor sojeva i njihove količine u proizvodu ovise o stanju ili potrebi za koju se proizvod namjerava koristiti.
Sve se više spominje i utjecaj mikrobiote, posebno crijevne flore, na središnji živčani sustav. U posljednjih petnaestak godina predmet izučavanja je utjecaj bakterijske flore u crijevima na mentalne procese, uključujući pamćenje, učenje i emocionalnu reakciju, putem osovine crijevo-mozak. Ta osovina predstavlja dvosmjernu komunikacijsku mrežu između živčanog sustava domaćina i mikrobiote prisutne uglavnom u crijevima, a djeluje na motilitet crijeva, lučenje sluzi u crijevima, regulira permeabilnost crijeva, imunogenu funkciju i visceralnu bol. U proces je uključen ne samo centralni živčani sustav, nego i autonomni živčani sustav (simpatički i parasimpatički), enterički živčani sustav (preteča središnjeg živčanog sustava u embrionalnom razvoju čovjeka) te os hipotalamus-hipofiza (pituitarna žlijezda)-nadbubrežna (adrenalna) žlijezda.
S ciljem utjecaja na smanjenje anksioznosti i poremećaja psihogene prirode, stvoreni su novi probiotički pripravci – psihobiotici. To su probiotici koji imaju dobrobiti za mentalno zdravlje i kognitivnu funkciju domaćina, kada se unose u određenoj količini. Djeluju kroz interakciju s komenzalnim (uvjetno dobrim) crijevnim bakterijama. Mehanizmi djelovanja pomoću kojih bakterije ispoljavaju svoj psihobiotički potencijal nisu u potpunosti razjašnjeni. Međutim, utvrđeno je da te bakterije pružaju dobrobiti uglavnom putem osovine hipotalamus-hipofiza-nadbubrežna žlijezda, imunogeni odgovor i upalu, te putem proizvodnje neurohormona i neurotransmitera. Naime, sojevi Lacticaseibacillus casei LA205 i Lacticaseibacillus paracasei LA903 proučavani su kao pomoć kod kroničnog stresa te su pokazali obećavajuće rezultate u eksperimentalnim modelima i studijama.
Najčešći predstavnici probiotičkih preparata su oni koji potiču procese fermentacije. To je postupak vrenja prilikom kojega mikroorganizmi hranu pretvaraju u druge produkte, primjerice mliječnu kiselinu i etanol. Fermentacija je metoda metaboliziranja hrane pomoću mikroorganizama (najčešće bakterija ili kvasaca) koja može imati koristi za probavu i zdravlje. Najdulje se poznaju i koriste predstavnici Lactobacilla, bakterije mliječne kiseline, tzv. mliječno-kisele bakterije. To je rod bakterija koje imaju sposobnost proizvodnje mliječne kiseline iz šećera, čime mogu povećati kiselost okoline. Prisutne su prilikom razgradnje i vrenja biljne hrane (npr. kiseljenje i konzerviranje proizvoda) pa se zato nazivaju i bakterije mliječnog vrenja. Opisani su njihovi povoljni učinci kod osoba koje ne podnose laktozu. Poznat je njihov izravni, povoljan utjecaj u modulaciji crijevne flore.
Najčešće se među njima spominje Lactobacillus rhamnosus GG (LGG). To je soj iz roda Lactobacillus (danas se naziva Lacticaseibacillus) i uobičajeni je stanovnik ljudskih crijeva. Jedan je od najispitivanijih sojeva probiotičkih bakterija, čija je učinkovitost dokazana u skraćenju trajanja akutnog proljeva, prevenciji nastanka proljeva uzrokovanog antibiotikom (AAD) te u smanjenju simptoma nervoznog crijeva kod djece. LGG ima pozitivan utjecaj na imunosni sustav, a pokazao se sigurnim za primjenu kod svih dobnih skupina, posebno djece. Preživljava dobro u kiselom mediju želuca, a otporan je i na žučne soli i probavne enzime. Sastojak je brojnih fermentiranih mliječnih proizvoda i drugih prehrambenih proizvoda, ali se kao terapija koristi u dozi od najmanje 109-1010 CFU/dan.
Treba spomenuti i probiotički mikroorganizam koji pripada skupini gljivica, odnosno kvasaca – Saccharomyces boulardii. On ima klinički dokazan učinak u skraćenju trajanja akutnog proljeva i prevenciji AAD-a, te se često koristi kao probiotički dodatak prehrani, ili samostalno ili u kombinaciji u multisojnim pripravcima. Njegove su prednosti da se može uzimati u isto vrijeme kad i antibiotik (djeluje samo na bakterije) te da izlučuje proteazu koja razgrađuje toksine koje proizvodi patogena bakterija Clostridium difficile. S. bulardii ne djeluje izravno na modulaciju crijevne flore.
Prebiotici
Ne smijemo zanemariti i ne spomenuti pojam prebiotika. Riječ je o hrani i staništu za probiotike, a čine ih neprobavljivi sastojci hrane koji stimuliraju rast i aktivnost korisnih mikroorganizama u crijevima. U prebiotike spadaju polialkoholi (ksilitol, sorbitol, manitol), disaharidi (laktuloza, laktitol), oligosaharidi (rafinoza iz soje, oligofruktoze, galakto-oligosaharidi) te ostali nerazgradivi poli- i oligosaharidi (palatinoza, laktosaharoza). Oligosaharidi uglavnom predstavljaju kratke i srednje ugljikohidrate koji sadrže između 2-10 pojedinačnih ostataka šećera. U usporedbi s drugim uobičajenim ugljikohidratima, nisu često zastupljeni u namirnicama poput dugolančanih polisaharida ili disaharida (sastavljeni od dvije jedinice šećera). Međutim, oligosaharidi su idealni prebiotici, služe za prehranu crijevnih bakterija i osiguranje njihovog idealnog staništa. Tako povoljne bakterije u crijevima mogu najbolje ispoljiti svoje dobrobiti za zdravlje domaćina. Najpoznatiji su oligosaharidi sadržani u majčinom mlijeku, fruktooligosaharidi i inulin koji nalazimo u korijenju biljaka poput cikorije i čičoke. Od jela bogatih prebioticima treba spomenuti krumpir kuhan s korom (izvor nerazgradivog škroba) i svježe voćne sokove, posebno one uz dodatak bobičastog voća.
Općenito se može reći da su prebiotici zapravo prehrambena vlakna. Pod tim pojmom podrazumijevamo nerazgradive dijelove hrane, uglavnom ugljikohidratnog sastava, a dijelimo ih na topljive u vodi i one koje to nisu. Topljiva vlakna održavaju volumen u crijevima, a netopljiva (balastne tvari) formiraju stolicu. Prehrambena vlakna ujedno hrane mikrobiotu u probavnom traktu te utječu na izlučivanje protuupalnih tvari koje osiguravaju bolji rad srca i elastičnost krvnih žila, kao i na ravnotežu cjelokupnog metabolizma. Smatra se da je ženama potrebno oko 25 grama vlakana na dan, a odraslim muškarcima oko 35 g na dan. Najviše vlakana nalazimo u proizvodima biljnog porijekla – povrću, voću, žitaricama, orašastim plodovima i sjemenkama.
Sinbiotici i postbiotici
U svijetu mikrobiote, mikrobioma i probiotika treba istaći i neke novije pojmove. Sinbiotik je proizvod koji sadrži prebiotik i probiotik, čime se omogućava bolje preživljavanje i očuvanje aktivnosti mikroorganizama u crijevima.
Postbiotik nije živi mikroorganizam, nego dio ili dijelovi mikroorganizama (ostatak nakon završetka njihovog životnog vijeka) i/ili njima pripadajući produkti (fragmenti). Treba napomenuti da se koriste različiti načini primjene neživih kultura u proizvodnji postbiotika, ali preparat svakako mora zadovoljiti sljedeće kriterije da se može prozvati postbiotikom:
- Mora biti dobiven iz mikroorganizama, ne nužno iz probiotika.
- Treba biti primijenjen namjerni proces zaustavljanja života stanice.
- Konačni produkt (postbiotik) treba sadržavati neaktivirane mikrobne stanice ili dijelove stanica.
- Žive stanice u postbiotiku ne smiju biti prisutne ili mogu biti prisutne tek u tragovima.
- Trebaju postojati dokazi o zdravstvenim dobrobitima.
- Treba biti provedena procjena sigurnosnog profila (neškodljivosti).
Postbioticima se ne smatraju virusi, uključujući bakteriofage, vakcine, filtrati bez dijelova stanica, pročišćeni mikrobni metaboliti (npr. organske kiseline) ni pročišćeni dijelovi mikrobnih stanica (npr. proteini, peptidi, egzopolisaharidi).
Literatura:
1. Berg G, Rybakova D, Fischer D, Cernava T, Vergès MC, Charles T, Chen X, Cocolin L, Eversole K, Corral GH, Kazou M, Kinkel L, Lange L, Lima N, Loy A, Macklin JA, Maguin E, Mauchline T, McClure R, Mitter B, Ryan M, Sarand I, Smidt H, Schelkle B, Roume H, Kiran GS, Selvin J, de Souza RSC, van Overbeek L, Singh BK, Wagner M, Walsh A, Sessitsch A, Schloter M. Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges. Microbiome. 2020; 8(1):119.
2. Collins SM, Surette M, Bercik P. The interplay between the intestinal microbiota and the brain. Nat Rev Microbiol 2012; 10(11): 735.
3. Čipčić Paljetak H, Barešić A, Panek M, Perić M, Matijašić M, Lojkić I, Barišić A, Vranešić Bender D, Ljubas Kelečić D, Brinar M, Kalauz M, Miličević M, Grgić D, Turk N, Karas I, Čuković-Čavka S, Krznarić Ž, Verbanac D. Gut microbiota in mucosa and feces of newly diagnosed, treatment-naïve adult inflammatory bowel disease and irritable bowel syndrome patients. Gut Microbes. 2022; 14(1): 2083419.
4. Guarner F, Sanders ME, Szajewska H, Cohen H, Eliakim R, Herrera-deGuise C, Karakan T, Merenstein D, Piscoya A, Ramakrishna B, Salminen S, Melberg J. World Gastroenterology Organisation Global Guidelines: Probiotics and Prebiotics. J Clin Gastroenterol. 2024; 58(6): 533.
5. Lepage P, Leclerc MC, Joossens M, Mondot S, Blottière HM, Raes J, Ehrlich D, Doré J. A metagenomic insight into our gut’s microbiome. Gut. 2013; 62(1): 146.
6. Liu J, Yuzhu Tan Y, Cheng H, Zhang D, Feng W, Peng C. Functions of Gut Microbiota Metabolites, Current Status and Future Perspectives. Aging Dis. 2022; 13(4):1106.
7. Matijašić M, Meštrović T, Paljetak HČ, Perić M, Barešić A, Verbanac D. Gut Microbiota beyond Bacteria-Mycobiome, Virome, Archaeome, and Eukaryotic Parasites in IBD. Int J Mol Sci. 2020; 21(8): 2668.
8. Mowat AM, Agace WW. Regional specialization within the intestinal immune system. Nat Rev Immunol. 2014; 14(10): 667.
9. Patterson E, Griffin SM, Ibarra A, Ellsiepen E, Hellhammer J. Lacticaseibacillus paracasei Lpc-37® improves psychological and physiological markers of stress and anxiety in healthy adults: a randomized, double-blind, placebo-controlled and parallel clinical trial (the Sisu study). Neurobiol Stress. 2020; 13: 100277.
10. Salminen S, Collado MC, Endo A, Hill C, Lebeer S, Quigley EMM, Sanders ME, Shamir R, Swann JR, Szajewska H, Vinderola G. The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2021; 18(9): 649.
11. Vinderola G, Sanders ME, Salminen S. The Concept of Postbiotics. Foods 2022; 11(8): 1077.