Wpływ probiotyków na odporność

Wzmacnianie odporności to temat szczególnie istotny, zwłaszcza w okresie jesienno-zimowym. Naturalnych metod wspierania układu immunologicznego jest wiele, w tym właściwy sposób odżywiania czy przyjmowanie suplementów diety. Niemniej stosowanie odpowiedniej diety czy suplementacji podnoszącej odporność powinno zacząć się wdrażać znacznie wcześniej, a nie dopiero jesienią lub gdy pojawią się pierwsze objawy infekcji. Jedną z metod suplementacji diety, wpływającą na regulację i prawidłową pracę układu odpornościowego, jest stosowanie probiotyków, czyli specjalnie wyselekcjonowanych szczepów bakterii, mogących modulować układ odpornościowy [1]. 
Nie istnieje jeden wspólny mechanizm oddziaływania na człowieka dla wszystkich szczepów probiotycznych. Według Międzynarodowego Stowarzyszenia Naukowego ds. Probiotyków i Prebiotyków (International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics – ISAPP) mechanizm działania probiotyków można podzielić na trzy zasadnicze grupy: powszechne, częste i rzadkie [2]. 

Powszechne mechanizmy działania, wspólne dla wielu rodzajów probiotyków (rodzaj np. Lactobacillus, Bifidobacterium), obejmują: 

• ochronę przed kolonizacją, 
• wytwarzanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (short-chain fatty acids – SCFA), 
• wpływ na pasaż jelitowy, 
• stabilizację/normalizację mikrobioty jelitowej, 
• wpływ na zwiększoną wymianę enterocytów, 
• konkurencję z patogenami. 

Częste mechanizmy działania, wspólne dla poszczególnych gatunków bakterii, to: 

• wytwarzanie witamin, 
• stabilizacja bariery jelitowej, 
• bezpośredni antagonizm, 
• metabolizm soli kwasów żółciowych, 
• aktywność enzymatyczna, 
• neutralizacja karcinogenów. 
• Rzadkie mechanizmy działania, swoiste dla konkretnych szczepów bakterii, to: 
• modulacja odpowiedzi immunologicznej, 
• wytwarzanie specyficznych substancji bioaktywnych, 
• działanie endokrynne i neurogenne. 

Bardzo istotną funkcją bakterii probiotycznych jest ich wpływ na prawidłowe działanie układu odpornościowego. Jak przedstawiono powyżej, nie wszystkie szczepy probiotyczne taką zdolność posiadają, zatem ważne jest, aby stosować konkretne probiotyki, o udokumentowanej skuteczności. Na pewno jednak wszystkie bakterie probiotyczne konkurują z patogenami o niszę ekologiczną, co jest równie ważne w zapobieganiu kolonizacji przez bakterie i grzyby chorobotwórcze i wypieraniu ich z organizmu, a przez to zmniejszaniu ryzyka infekcji. 

Na jakie mechanizmy odpornościowe wpływają bakterie jelitowe

Kluczową rolę w mechanizmach obronnych odgrywa tkanka limfatyczna związana z błonami śluzowymi przewodu pokarmowego, czyli GALT (gut-associated lymphoid tissue). W obrębie GALT znajduje się 70% komórek odpornościowych organizmu i jest to najważniejsze miejsce indukcji immunologicznej. W związku z tym przewód pokarmowy nazywany jest często dodatkowym organem odpornościowym [3]. Prozdrowotna mikrobiota jelitowa jest ściśle związana z aktywacją i modulacją odpowiedzi immunologicznej przez całe życie człowieka. 
Już pierwotna kolonizacja noworodka podczas porodu i jednoczesny kontakt pierwszych bakterii jelitowych z GALT jest głównym czynnikiem wpływającym na rozwój tolerancji immunologicznej. Mikrobiota jelitowa wpływa zarówno na równowagę cytokinową (równowaga Th1/Th2/Th17), jak i modulację odporności nieswoistej. Bakterie jelitowe modulują bilans cytokinowy poprzez wpływ na limfocyty T regulatorowe (Treg). Nieaktywowane limfocyty Treg nie wydzielają cytokin. Dopiero po aktywacji zaczynają wytwarzać transformujący czynnik wzrostu beta – TGF-β oraz Il-10, a dzięki temu hamują proliferację komórek efektorowych (bazofilów, eozynofilów, komórek tucznych) i wydzielanie przez nie cytokin prozapalnych [4]. Mikrobiota poprzez indukcję wydzielania TGF-β oraz IL-10 wpływa na różnicowanie się limfocytów T pomocniczych (Th): Th1, Th2, Th17. Limfocyty Th1 zaangażowane są w komórkową odpowiedź immunologiczną. W przypadku zwiększonego pobudzenia limfocytów Th1 mamy do czynienia z chorobami zapalnymi. Limfocyty Th2 biorą udział w odpowiedzi typu humoralnego. W przypadku nadmiernej odpowiedzi limfocytów Th2 obserwuje się zwiększoną liczbę reakcji alergicznych. Limfocyty Th17 odgrywają z kolei rolę w obronie przeciwbakteryjnej i przeciwgrzybiczej, a także mogą mieć znaczenie w patogenezie chorób autoimmunizacyjnych. Rolą prozdrowotnej mikrobioty, w tym probiotyków, jest takie działanie, aby równowaga cytokinowa Th1/Th2/Th17, a przez to tolerancja immunologiczna została zachowana. Wykazano, że brak stymulacji bakteryjnej obniża zdolność produkcji IL-10 oraz TGF-β przez limfocyty Treg [5]. 
Jak już wspomniano, mikrobiota jelitowa wpływa także na zwiększanie odporności nieswoistej organizmu, m.in. poprzez wpływ na syntezę sekrecyjnej IgA (sIgA) czy defensyn (naturalnych białek antybakteryjnych). Produkcja sIgA jest jedną z głównych funkcji GALT i znacznie koreluje z obecnością i działalnością prozdrowotnej mikrobioty jelitowej. Sekrecyjna IgA to immunoglobulina wydzielana na większości błon śluzowych naszego organizmu i stanowi jeden z najważniejszych elementów obrony śluzówkowej. sIgA posiada zdolność opłaszczania i aglutynacji mikroorganizmów, wywiera działanie bakteriostatyczne, zapobiega adhezji antygenów do nabłonka, a tym samym wnikaniu ich w głąb błon śluzowych, jak również neutralizuje toksyny bakteryjne [6]. 
Istotny jest także udział mikrobioty jelitowej w budowaniu odporności poprzez tworzenie naturalnej bariery na powierzchni nabłonka jelitowego. Korzystne bakterie zajmują miejsca na receptorach, uniemożliwiając tym samym zajmowanie ich przez bakterie patogenne. Dodatkowo konkurują z patogenami o składniki odżywcze. Bakterie jelitowe poprzez produkcję bakteriocyn, w tym nadtlenku wodoru, są zdolne do bezpośredniego działania bakteriostatycznego oraz bakteriobójczego. Dodatkowo syntetyzując kwas mlekowy, obniżają pH w obrębie jelit, przez co zmieniają środowisko na mniej przyjazne dla bakterii chorobotwórczych [7]. 
Co ciekawe, u myszy gnotobiotycznych, czyli sterylnych (germ-free – GF), które są wolne od wszystkich wykrywalnych mikroorganizmów i pasożytów, stwierdza się dużo słabiej rozwinięty układ odpornościowy, a w konsekwencji zwiększoną podatność na infekcje, co potwierdza znaczenie prozdrowotnej mikrobioty w regulacji pracy układu odpornościowego. Ponadto brak korzystnej mikrobioty u tych zwierząt skutkuje słabiej rozwiniętym nabłonkiem jelitowym oraz zmniejszoną liczbą limfocytów w obrębie GALT [8]. Co istotne, u myszy GF, u których sterylne przewody pokarmowe skolonizowano wyłącznie jednym szczepem bakterii – Bacteroides thetaiotaomicron – zaobserwowano pozytywny wpływ na rozwój układu nerwowego, angiogenezę, metabolizm oraz uszczelnienie bariery jelitowej [9]. 

Jakie probiotyki stosować 

Coraz więcej publikacji naukowych wymienia zalety modulacji układu odpornościowego przy użyciu probiotyków w celu podniesienia odporności czy wspierania leczenia nawracających infekcji [10]. Drobnoustroje probiotyczne oddziałują na układ immunologiczny na wielu płaszczyznach. 
U myszy, u których wprowadzono suplementację szczepem Lactobacillus casei, w obrębie blaszki właściwej jelita cienkiego wykazano wzrost liczby limfocytów B wytwarzających immunoglobuliny A oraz komórek produkujących IL-6, która aktywuje limfocyty B do produkcji IgA, w stosunku do zwierząt, którym nie podawano szczepu probiotycznego. Co ciekawe, nie stwierdzano jednocześnie specyficznych przeciwciał przeciwko L. casei, co sugeruje, że w obrębie GALT nie doszło do wywołania odpowiedzi immunologicznej przeciwko podawanym bakteriom probiotycznym [11]. W innym badaniu wykazano, iż Bifidobacterium bifidum zwiększa lokalne poziomy IgA w jelicie i zapobiega biegunce rotawirusowej oraz jednocześnie wydalaniu wirusa z organizmu [12]. 
Co istotne, w trakcie infekcji przyjmowane probiotyki indukują zwiększoną syntezę przeciwciał sIgA oraz swoistych przeciwciał przeciwko konkretnym patogenom, natomiast nie prowadzą do wzmożonej produkcji przeciwciał sIgA względem samych mikroorganizmów probiotycznych [10]. 
Z kolei Lactobacillus helveticus hamuje kolonizację patogennych bakterii Campylobacter jejuni na komórkach nabłonkowych jelit [13]. Jego białko warstwy powierzchniowej może wywierać działanie przeciwzapalne poprzez zmniejszenie aktywacji NF-κB na komórkach nabłonka jelitowego.
Przeprowadzono badania również na szczepach o działaniu immunostymulującym, np. Enterococcus faecalis. Przebadana została grupa 136 pacjentów w wieku 19–70 lat z przewlekłym zapaleniem oskrzeli trwającym min. dwa lata. Pacjenci otrzymywali 30 kropli preparatu SymbioFlor 1 (komórki i autolizat Enterococcus faecalis pochodzenia ludzkiego) lub placebo. Udowodniono, że przyjmowanie doustnie probiotyku immunostymulującego (E. faecalis) spowodowało 43% redukcji ryzyka nawrotów w fazie leczenia i ok. 68% redukcji nawrotów zapalenia oskrzeli w okresie ośmiu miesięcy po zakończeniu terapii, a także zredukowało liczbę używanych antybiotyków [14]. 
Kolejne badania dotyczyły 204 dzieci w wieku 2–18 lat z nawracającymi zapaleniami zatok. W badaniu 59,3% dzieci otrzymało standardowe leki (amoksycylina przez siedem dni + leki udrażniające drogi oddechowe) oraz SymbioFlor 1 przez osiem tygodni, natomiast pozostałe 40,7% dzieci otrzymało leczenie standardowe. Podsumowując, należy stwierdzić, że stosowanie preparatu SymbioFlor 1 zawierającego E. faecalis jest bardzo obiecującą metodą, skraca czas infekcji oraz liczbę nawrotów chorób oskrzeli [15].

Kiszonki i jogurty na odporność? 

W powszechnie spożywanych kiszonkach znajdują się bakterie kwasu mlekowego. Do bakterii kwasu mlekowego zalicza się bakterie z rodzajów Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Tetragenococcus, Vagococcus, Weisella oraz Bifidobacterium [16]. Naturalnym źródłem bakterii potencjalnie probiotycznych jest żywność fermentowana, w tym: jogurt czy kefir, kiszonki, np. ogórki, kapusta i oliwki. Bakterie fermentacji mlekowej zapewniają ochronę przed chorobotwórczymi bakte­riami, konkurując z nimi o kolonizowaną powierzchnię. Wydzielają również związki hamujące wzrost patogenów (kwas mlekowy, krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, nadtlenek wodoru, substancje o charak­terze bakteriocyn) [17]. Dodatkowo bakterie te stymulują działa­nie układu odpornościowego oraz obniżają ryzyko wystąpienia reakcji alergicznych.

Podsumowanie

Działanie probiotyków jest zróżnicowane i wielokierunkowe, wpływają one zarówno na obniżenie poziomu cholesterolu we krwi, poprawę perystaltyki jelit, jak i na wzmocnienie naturalnej odpowiedzi immunologicznej organizmu. Różne szczepy tego samego gatunku bakterii nie wykazują identycznych właściwości probiotycznych, dlatego wybierając probiotyk mający spełniać określone zadanie, należy zwrócić uwagę na jego całą nazwę, czyli gatunek, rodzaj i szczep. Dbałość o mikrobiotę jelitową poprzez stosowanie odpowiedniej diety oraz wsparcie celowaną probiotykoterapią może pozytywnie wpływać na odporność oraz wykazywać inne prozdrowotne działanie na organizm człowieka.

Bibliografia:

1. Bojarowicz H., Dźwigulska P. Suplementy diety. Część II. Wybrane składniki suplementów diety oraz ich przeznaczenie. Hygeia Public Health. 2012, 47(4): 433–441.
2. Hill C., Guarner F., Reid G., Gibson G.R. et al. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014; 11(8): 506–14. 
3. MacDonald T.T. The gut is still the biggest lymphoid organ in the body. Mucosal Immunol 2008; 1: 246–247. 
4. Lewkowicz P., Lewkowicz N., Tchórzewski H. Limfocyty T regulatorowe CD4+CD25+: fizjologia i rola tych komórek w modulowaniu odpowiedzi immunologicznej. Postepy Hig Med Dosw. (online). 2005; 59: 362–3. 
5. Kim B.J., Lee S.Y., Kim H.B., Lee E., Hong S.J. Environmental changes, microbiota and allergic diseases. Allergy Asthma Immunol Res. 2014; 6: 389–400.
6. Gołąb J., Jakóbisiak M., Lasek W., Stokłosa T. Immunologia. PZWL, 2009: 262–276. 
7. Nowak A., Libudzisz Z. Mikroorganizmy jelitowe człowieka. Standardy Medyczne Pediatria. 2008; 5: 372–379. 
8. Shanahan F. The host-microbe interact within the gut. Best. Pract. Res. Clin. Gastroenterol. 2002; 16, 915–931. 
9. Xu J., Gordon J.I. Honor thy symbionts. Proc Natl Acad Sci USA. 2003; 100: 10452– 10459. 
10. Kuśmierska A., Fol M. Właściwości immunomodulacyjne i terapeutyczne drobnoustrojów probiotycznych. Probl. Hig. Epidemiol. 2014; (95): 529–540.
11. Galdeano C.M., Perdigón G. The Probiotic bacterium Lactobacillus casei induces activation of the gut mucosal immune system through innate immunity. Clin Vaccine Immunol 2006, 13(2): 219–226.
12. Fukushima Y., Kawata Y., Hara H. et al. Effect of a probiotic formula on intestinal immunoglobulin A production in healthy children. Int J Food Microbiol 1998; 42: 39–44.
13. Wine E., Gareau M.G., Johnson-Henry K. et al. Strain-specific probiotic (Lactobacillus helveticus) inhibition of Campylobacter jejuni invasion of human intestinal epithelial cells. FEMS Microbiol Lett 2009; 300: 146–52.
14. Habermann W., Zimmermann K., Skarabis H., Kunze R., Rusch V. The effect of a bacterial immunostimulant (human Enterococcus faecalis bacteria) on the occurrence of relapse in patients with. Arzneimittel-Forschung, 2001, 51(11), 931–937.
15. Kitz R., Martens U., Zieseniß E., Enck P., Rose M. Probiotic E. faecalis – adjuvant therapy in children with recurrent rhinosinusitis. Open Medicine, 2012, 7(3), 362–365.
16. Stiles M.E., Holzapfel W.H. Lactic acid bacteria of foods and their current taxonomy. Int. J. Food Microbiol., 1997; 36: 1–29.
17. Isolauri E., Salminen S., Ouwehand A.C. Microbial­gut inter­actions in health and disease. Probiotics. Best Pract. Res. Clin. Gastroenterol. 18, 2004, 299–313.