Vliv konzumace probiotických jogurtů a prebiotik na počet bakterií rodu Bifidobacterium ve střevě.

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin Vliv konzumace probiotických jogurtů a prebiotik na počet bakterií rodu Bifidobacterium ve střevě. Diplomová práce Vedoucí práce: Ing. Doubravka Rožnovská, Ph.D. Vypracovala: Ivana Imrichová Brno 2011

2

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Vliv konzumace probiotických jogurtů a prebiotik na počet bakterií rodu Bifidobacterium ve střevě vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis diplomanta...

4 PODĚKOVÁNÍ Ráda bych poděkovala Ing. Doubravce Rožnovské, Ph.D. za odborné vedení a cenné rady při vyhotovení této práce a mikrobiologických analýzách. Děkuji Ing. Pavle Sládkové, Ph.D. za poskytnuté rady a pomoc při mikrobiologických analýzách. Dále bych chtěla poděkovat MUDr. Boženě Hofrové za pomoc a mnoho dobrých rad při realizaci experimentu. V neposlední řadě bych chtěla poděkovat všem dobrovolníkům, kteří se experimentu účastnili, společnosti HOLLANDIA Karlovy Vary, a.s. a jejímu řediteli Ing. Michalu Škodovi za poskytnutí vzorků a finančního daru a všem, kteří mi s experimentem pomáhali.

5 ABSTRAKT Vliv konzumace probiotických jogurtů a prebiotik na počet bakterií rodu Bifidobacterium ve střevě Diplomová práce se věnuje problematice probiotik a prebiotik a jejich vlivem na gastrointestinální trakt. Praktická část se zabývá vlivem konzumace jogurtů s probiotickou kulturou (Bifidobacterium, Lactobacillus acidophilus) a prebiotik (inulinu) na obsah bifidobakterií ve střevě, který se stanovoval mikrobiologickým rozborem stolice dobrovolníků účastnících se studie. Čtyřiadvacet zdravých dobrovolníků ženského pohlaví ve věku 22 až 45 let bylo rozděleno do tří skupin: skupina K (kontrolní - nekonzumující jogurty ani inulin), skupina J (konzumující jogurty s probiotickou kulturou po dobu 21 dnů), skupina I (konzumující jogurty s probiotickou kulturou a po 14 dnech přídavek inulinu). Počet bakterií se stanovoval plotnovou metodou na agaru BSM s BSM suplementem. Výsledky byly zpracovány statistickým testem ANOVA. Při pravidelné konzumaci probiotických jogurtů sice došlo k nepatrnému zvýšení počtu bifidobakterií ve stolici, ale tento nárůst nebyl dostatečně velký na to, aby mohl být pokládán za průkazný. Po ukončení konzumace došlo k poklesu množství bifidobakterií ve stolici. Podobně tomu bylo při konzumaci inulinu, kdy došlo k nepatrnému zvýšení množství bifidobakterií ve stolici. Toto zvýšení ovšem také nebylo dostatečné, aby se mohlo pokládat za průkazné. Po ukončení konzumace jogurtů s přídavkem inulinu došlo opět k poklesu počtu bifidobakterií. Klíčová slova: probiotika, prebiotika, jogurt, inulin, mikroflóra střev, bifidobakterie, gastrointestinální trakt

6 ABSTRACT The effect of the probiotic yogurt and prebiotics consumption on the number of bacteria of the genus Bifidobacterium in the intestine This thesis is focused on probiotics and prebiotics and their effects on the gastrointestinal tract. The aim of the practical part was to investigate the effect of the consumption of probiotic yogurt (Bifidobacterium, Lactobacillus acidophilus) and prebiotic (inulin) on the Bifidobacterium content in the intestine. This was detected by microbiological analysis of the faeces of volunteers. Twenty four healthy female volunteers, aged 22 and 45 were chosen for tests. They were divided into three groups: The first group (Group K) were not given any yogurt or inulin. The second group (Group J) were given probiotic yogurt for 21 days and the third group (Group I) were given probiotic yogurt for 14 days and probiotic yogurt and inulin for 7 days. The number of bifidobacteria was detected by using BSM-Agar with BSM supplement and ANOVA was used for the statistical analysis. In spite of slight increase in the amount of bifidobacteria in the faeces after the regular probiotic yogurt consumption, the results were not statistically significant. After cessation of the yogurt consumption, the amount of bifidobacteria in the faeces decreased. The addition of inulin slightly increased the number of bifidobacteria, however it was not statistically significant. After the end of yogurt and inulin consumption, the amount of bifidobacteria decreased. Keywords: probiotics, prebiotics, yogurt, inulin, intestine microbiota, bifidobacteria, gastrointestinal tract

7 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK BMK BSM FAO FOS GALT GIT GOS HMOS IBS IBD IMO ITF KTJ LAB NOAEL SCFA WHO XOS Bakterie mléčného kysání LAB Bifidus Selective Medium Food and Agriculture Organization Organizace OSN pro výživu a zemědělství Fruktooligasacharidy Gut Associated Lymphoid Tissues lymfoidní tkáň spojená se střevem Gastrointestinal tract, gastrointestinální trakt Galaktooligosacharidy Human Milk Oligasaccharides oligosacharidy mateřského mléka Irritable Bowel Syndrom syndrom dráždivého tračníku Irritable Bowel Disease, idiopatický střevní zánět Isomaltooligosacharidy Inulin Type Fructans fruktany inulinového typu Kolonie tvořící jednotky Lactic Acid Bacteria bakterie mléčného kvašení BMK No Observed Adverse Effect Level dávka, která po celoživotní konzumaci nevyvolá žádný měřitelný negativní účinek Short Chain Fatty Acids mastné kyseliny s krátkým řetězcem World Health Organization Světová zdravotnická organizace Xylooligosacharidy

8 OBSAH 1 ÚVOD CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ PŘEHLED Střeva a jejich mikroflóra Stavba střev Přirozená střevní obrana Mikroflóra střev Metabolická činnost mikroorganismů Kolonizace střev Probiotika Obecná charakteristika probiotik Mechanismus působení probiotik Příznivé účinky probiotik Vedlejší účinky probiotik Charakteristika vybraných probiotických bakterií Bifidobakterie Lactobacillus acidophilus Použití probiotik Kysané (fermentované) mléčné výrobky (KMV) Jogurty Prebiotika Obecná charakteristika prebiotik Nepříznivé účinky prebiotik Rozdělení prebiotik Oligosacharidy fruktooligosacharidy inulin Xylooligosacharidy... 44

9 Isomaltooligosacharidy Galaktooligosacharidy Oligosacharidy mateřského mléka Laktulóza Funkce a význam prebiotik Synbiotika EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST Materiál Metodika Příprava experimentu Průběh vlastního experimentu Časový harmonogram experimentu Stanovení počtu bakterií rodu Bifidobacterium plotnovou metodou Vyhodnocení VÝSLEDKY DISKUZE Vliv jogurtů s probiotickou kulturou na nárůst bifidobakterií Výsledky konkrétních studií Výsledky experimentu Vliv inulinu na nárůst bifidobakterií Výsledky konkrétních studií Výsledky experimentu ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ, TABULEK A GRAFŮ PŘÍLOHY... 75

10 1 ÚVOD Problematika probiotik a prebiotik je v dnešní době velmi populární, neboť je jí přisuzováno mnoho zdravotně prospěšných účinků, včetně pozitivního vlivu na trávicí trakt a na celkovou dobrou fyzickou a psychickou pohodu člověka. Některé pozitivní účinky probiotik a prebiotik jsou již prokázány i u lidí, jiné však stále prokázány nejsou. Především z etických důvodů mohou být zkoumány pouze in vitro nebo ve studiích se zvířaty. Kromě výše zmíněných účinků je také předmětem výzkumu, zda se po konzumaci dostanou probiotika až do tlustého střeva, a jakou dobu tam přetrvávají. U prebiotik se zkoumá především vliv na selektivní podporu růstu probiotik v tlustém střevě. Střevní mikroflóra je tvořena nepřeberným souborem mikroorganismů různých druhů a kmenů. U dospělého člověka činí 1 až 2 kg hmotnosti, což je v podstatě hmotnost lidského mozku. K optimální funkci střev musí být zachována mikrobiální vyváženost. Se změnou životního stylu, způsobu stravovaní, se zvyšujícím se stresem a užíváním antibiotik se v dnešní moderní době ovšem udržení správné střevní rovnováhy stává stále větším problémem. S vědomím, že střevní mikroflóra může hrát v hostitelově zdraví důležitou roli, je snahou změnit její složení k potenciálně prospěšnému složení. Toho lze docílit dvěma způsoby: 1) konzumací žijících mikroorganismů, které se díky své rezistenci k trávícím procesům (žaludečním kyselinám, trávícím enzymům, žlučovým kyselinám atd.) dostanou až do tlustého střeva, kde (dočasně) rostou a stávající se metabolicky aktivní; 2) konzumací nestravitelných látek, které jsou odolné vůči trávení, a stávají se tak v tlustém střevě potravou pro přebývající bakterie a tím stimulují jejich růst a metabolismus. Příznivé účinky konzumace podmáslí a jogurtů byly známy po staletí, ale teprve ve 20. století byly pozitivní účinky konzumace fermentovaných mléčných produktů spojovány s probiotiky obsaženými v těchto produktech. Pozitivní vliv probiotik objevil na počátku minulého století ruský lékař Ilja Mečnikov (1908), který tvrdil, že stárnutí člověka je způsobeno otravou střevní mikroflóry. Proti tomuto procesu je dle jeho názoru možno bojovat hlavně konzumací jogurtů s obsahem příznivě působících 10

11 bakterií. Také Louis Pasteur vyslovil větu: Tyto organismy jsou nekonečně malé, ale jejich význam v přírodě je nekonečně velký. Změny způsobené konzumací probiotik ovšem mohou být jen dočasné. Na rozdíl od toho prebiotika působí na zlepšení hostitelova zdraví selektivní stimulací růstu anebo aktivity jednoho nebo více bakteriálních druhů, které jsou již ve střevě přítomny. 11

12 2 CÍL PRÁCE Cílem teoretické části práce bylo prostudovat dostupnou literaturu týkající se problematiky probiotik a prebiotik, jejich vlivu na gastrointestinální trakt a složení střevní mikroflóry. Cílem experimentální části bylo zjistit, jaký vliv na obsah bakterií rodu Bifidobacterium ve střevě má pravidelná konzumace probiotických jogurtů a inulinu. Dílčími cíly bylo sestavit pokusnou skupinu osob, poskytnout jim nezbytné instrukce, zajistit odběry vzorků a jejich převoz do mikrobiologické laboratoře, kde se provedla mikrobiologická analýza vzorků, jejich odečet a následné statistické zpracování. 12

13 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Střeva a jejich mikroflóra Střevo je neobyčejně složitý žijící systém, který se podílí na ochraně hostitele silnou obranou před agresory pocházejícími z vnějšího prostředí. Tato obranyschopnost je založena na třech složkách, které jsou mezi sebou v neustálém kontaktu a interakci. Jedná se o mikroflóru, bariéru střevní sliznice a místní imunitní systém (tj. lymfoidní tkáň spojená se střevem; GALT). Mezi další funkce střev patří také procesy vedoucí k trávení potravy a vstřebávání živin (Bourlioux, a kol., 2003). Množství a rozmanitost bakterií v různých částech gastrointestinálního traktu je ovlivněno ph, peristaltikou, dostupností živin, oxidačně-redukčním potenciálem uvnitř tkáně, věkem hostitele, zdravím hostitele, bakteriální adhezí, součinností bakterií, sekrecí hlenu obsahujícího imunoglobuliny, antagonismem bakterií a časem pasáže (Roberfroid, a kol., 2010) Stavba střev Tenké střevo (intestinum tenue) je nejdelším úsekem trávicí trubice. Měří tři až pět metrů a tvoří jej tři části: dvanáctník duodenum, lačník jejunum a kyčelník ileum. Dvanáctníkem navazuje tenké střevo na vrátník žaludku a kyčelníkem ústí do tlustého střeva. Dvanáctník je dlouhý 25 až 30 cm, má tvar podkovy, do jejíhož ohbí je vsunuta hlava slinivky břišní. Do dvanáctníku ústí žlučovod a vývod slinivky břišní. Na dvanáctník plynule navazuje lačník, který začíná ohnutím ležícím v levé polovině břišní dutiny a jeho kličky tvoří asi 2/3 délky tenkého střeva. Kyčelník zaujímá asi 1/3 celkové délky tenkého střeva a ústí v pravé kyčelní jámě do tlustého střeva. V ústí kyčelníku je jednosměrně průchodná chlopeň (valva ileocaecalis ileocekální chlopeň), propouštějící obsah tenkého střeva do prvního úseku tlustého střeva (Hulín, a kol., 1984). Stavba stěny tenkého střeva je následující: sliznice dvanáctníku je složena do poloměsíčitých řas, které probíhají kolmo na podélnou osu střeva. Jejich výška se směrem od vrátníku snižuje. V lačníku a kyčelníku vybíhá sliznice v drobné prstovité výběžky střevní klky (villi intestinales). Klky mnohonásobně zvětšují slizniční povrch střeva a umožňují resorpci živin na obrovské ploše (Hulín, a kol., 1984). 13

14 V hlubokých prohlubních mezi klky (Lieberkühnovy krypty) jsou uloženy střevní žlázky, produkující šťávu bohatou na enzymy. Buňky střevní sliznice kryjící povrch klků mají schopnost resorbovat rozštěpené živiny do krevního a mízního oběhu. Za tímto účelem jsou klky protkány hustou sítí cév. Krev a míza tudy protékající odvádějí vstřebané látky do jater nebo přímo k různým tkáním těla (Hulín, a kol., 1984). V podslizničním vazivu jsou uloženy uzlíky mízní tkáně, zejména na dvanáctníku se nachází i hlenové žlázy, jejichž sekret chrání slizniční povrch (Hulín, a kol., 1984). Vrstvy stěny tenkého střeva (Komprda, 2003): pobřišnice - mezenterium seróza podélná svalovina myenterická nervová pleteň kruhová svalovina submukózní nervová pleteň podslizniční svalovina mukóza (sliznice) s klky Obr. 1 Gastrointestinální trakt 14

15 Tlusté střevo (intestinum crassum) je konečným úsekem trávicí trubice a měří 1 m. Začíná oddílem slepého střeva a končí ústím análního kanálu. Tlusté střevo probíhá převážně po obvodu břišní dutiny. Dělí se na několik částí. Je to slepé střevo s červovitým výběžkem, vzestupný, příčný a sestupný tračník a esovitá klička. Poslední částí je konečník, který je vyústěním tlustého střeva ven z těla a plní funkci vypuzování výkalů (Hulín, a kol., 1984). Stěna tlustého střeva má stejné vrstvy jako stěna tenkého střeva. Sliznice je složena do poloměsíčitých řas a neobsahuje střevní klky. Sliznici tvoří pouze jedna buněčná vrstva a ve stavbě žlázek převládají pohárkové buňky produkující hlen (Hulín, a kol., 1984). Mezi důležité biologické funkce tlustého střeva patří absorpce a sekrece určitých elektrolytů a vody, stejně tak jako uchování a exkrece nevyužitých látek (Gibson a Roberfroid, 1995) Přirozená střevní obrana Střevo je orgán, který přichází do kontaktu s exogenními činiteli (viry, bakteriemi, alergeny). Jeho primárním úkolem je chránit hostitele před těmito činiteli prostřednictvím střevní sliznice, místního imunitního systému a interakcí se střevními bakteriemi (trvale osídlujícími i přechodnými) (Collado, a kol., 2009). Bariérou proti vniknutí nebo příjmu patogenních mikroorganismů, antigenů a škodlivých sloučenin ze střevního lumenu je neporušený střevní epitel s optimální střevní flórou (Holzapfel, a kol., 1998). Další účinnou bariérou proti antigenům je střevní sliznice, která antigeny účinně vstřebává. Pro vyvolání specifické imunitní odezvy je nezbytný specializovaný mechanismus transportu antigenů přítomný ve vstřebávacím epitelu (klcích) a v Peyerových placích. U zdravých jedinců je tato bariéra stabilní, zabezpečuje ochranu hostitele a zajišťuje normální funkci střev a imunologickou rezistenci (Holzapfel, a kol., 1998). GALT (Gut Associated Lymphoid Tissues lymfoidní tkáň spojená se střevem) je považován za největší imunitní orgán lidského těla. Je zde produkováno 70 až 80 % imunoglobulinů A (IgA). To převyšuje celkovou produkci všech ostatních druhů imunoglobulinů v těle. Za klíčový mechanismus, kterým probiotika ovlivňují GALT, se považuje adheze k epitelu a sliznici (Salvini, a kol., 2004). 15

16 Samotná střevní mikroflóra je nezbytná pro stimulaci imunitního systému střevní sliznice a pomnožení imunokompetentních buněk (Holzapfel, a kol., 1998). Je také důležitá k udržení správného prostředí střevního lumenu, neporušenosti sliznice střevního epitelu, výrazně se podílí také při metabolismu a absorpci živin (Gil a Rueda, 2002) Mikroflóra střev Odhaduje se, že GIT (gastrointestinální trakt) dospělého člověka obsahuje asi životaschopných bakterií, což představuje desetinásobek celkového množství eukaryotických buněk ve všech tkáních lidského těla (Holzapfel, a kol., 1998). Hmotnost mikrobů je u dospělého člověka ve střevech 1 až 2 kg (Turek, a kol., 2009). V žaludku se nachází jen málo bakterií kvůli velmi vysoké aciditě (ph 1), která zničí téměř všechny procházející bakterie (Holzapfel, a kol., 1998). Některé bakterie žijí na žaludečních stěnách. Počet osídlujících bakterií je asi 10 2 KTJ/ml obsahu. U zdravých lidí se podařilo izolovat laktobacily, enterokoky a bacily. Nejvíce prostudovanou bakterií žaludku je Helicobacter pylori způsobující žaludeční obtíže (Roberfroid, a kol., 2010). Nicméně vyprazdňování žaludku umožní některým bakteriím přežít a projít přes pylorický svěrač do dvanáctníku (Holzapfel, a kol., 1998). Prostředí dvanáctníku je kyselé (ph 4-5) s počtem bakterií KTJ/ml obsahu, s převládajícími laktobacily a streptokoky (Roberfroid, a kol., 2010). Bakterie, které se sem dostanou, musí odolávat žlučovým solím a pankreatickým sekretům (Holzapfel, a kol., 1998). Mikroflóra lačníku je podobná a markantně se mění až v kyčelníku, kde dochází k nárůstu ph a obsahu bakterií na KTJ/ml obsahu (Roberfroid, a kol., 2010). Tenké střevo je místem, kde probíhá mnoho bakteriálních infekcí jako salmonelóza nebo infekce způsobené E. coli. Z tohoto důvodu je tenké střevo cílem probiotik soupeřících s patogeny. Podobně oligosacharidy mateřského mléka mohou blokovat adhezi patogenů na povrchu epitelu (Roberfroid, a kol., 2010). V tlustém střevě se ph blíží neutrálním hodnotám a je tedy příznivé pro většinu bakterií (Roberfroid, a kol., 2010). Předpokládá se, že v tlustém střevě zdravých dospělých jedinců žije 300 až 400 různě kultivovatelných druhů patřících k více než 190 rodům. Mezi známou mikroflórou tlustého střeva dominuje pouze pár velkých skupin v počtech /g. Patří mezi ně skupiny striktních anaerobů, jako jsou rody Bacteroides, Eubacterium, Bifidobacterium a Peptostreptococcus. Fakultativní 16

17 anaeroby patří do flóry subdominantní, označované také jako satelitní flóra, zahrnující Enterobacteriaceae, streptokoky a laktobacily (Holzapfel, a kol., 1998). Reziduální flóra, kam patří minoritní skupiny a patogeny, je vždy přítomna v malém množství. U zdravých jedinců se zdá být množství případných toxických látek nedostatečné, aby hostiteli škodilo. Jejich množství by muselo být větší než 5x10 7 /g (Holzapfel, a kol., 1998). Potenciálně škodlivé Bacteroides Eubacteria Bifidobacteria Anaerobní G+koky Clostridium Lactobacillus Methanogens E. coli Reducenti sulfátu Fusobacteria Enterobacteria Veillonella Staphylococci Proteus P. aeruginosa Potenciálně příznivé Obr. 2 Přehled prospěšných a škodlivých druhů bakterií (Bourlioux, a kol., 2003) Pokud ve složení střevního ekosystému převládají bakterie příznivé pro zdraví nad bakteriemi škodlivými, nazýváme tento stav normobióza. Opačným stavem je tzv. dysbióza, při které ve střevě převládá škodlivá mikroflóra a tím vytváří podmínky pro rozvoj nemocí (Roberfroid, a kol., 2010) Metabolická činnost mikroorganismů Doba průchodu bakterií zažívacím traktem je u zdravých osob 55 až 72 hodin, z toho 4 až 6 hodin připadá na průchod od úst ke slepému střevu a 54 až 56 hodin stráví v tlustém střevě. Doba strávená v tenkém střevě je tedy pro růst a množení bakterií příliš krátká. V tlustém střevě jsou oproti tomu vhodné podmínky (Bourlioux, a kol., 2003). 17

18 V tlustém střevě se také nachází dostatečné množství živin, které bakterie využívají k získání energie pro růst a množení. Živiny představuje všechna snědená potrava, která nebyla absorbována hostitelem a přešla přes ileocekální chlopeň (vláknina a nestravitelné sacharidy), odumřelé buňky a hlen, a metabolity pocházející z činnosti bakteriálních enzymů (Bourlioux, a kol., 2003). Hlavními substráty pro růst bakterií jsou potravní nestravitelné sacharidy, které uniknou hydrolýze a absorpci v tenkém střevě. Mezi nestravitelné sacharidy patří rezistentní škrob a rezistentní dextriny, neškrobové polysacharidy (pektiny, arabinogalaktany, arabská guma, guarová guma a hemicelulózy), nestravitelné oligosacharidy (rafinóza, stachyóza, fruktany inulinového typu (ITF inulin-type fructans), galaktany a manany) stejně jako nestrávené části disacharidů (laktóza) a alkoholických cukrů (laktitol, izomalt). Rezistentní škrob, neškrobové polysacharidy, většina potravní vlákniny a také některé nestravitelné oligosacharidy jsou fermentovány velkou řadou střevních bakterií, ačkoliv stupeň jejich rozkladu může být různý. Nicméně některé nestravitelné oligosacharidy jsou v tlustém střevě rychle a selektivně fermentovány (např. rafinóza, ITF a galaktany) malým množstvím bakterií (např. bifidobakterie, laktobacily) (Roberfroid, a kol., 2010). Celkový příjem nestravitelných sacharidů u západního typu stravování je asi 20 až 30 g/den. Endogenní sacharidy zejména z mucinu a chondroitin sulfátu zahrnují asi 2 až 3 g/den. Hlavní sacharolytické druhy střevní mikroflóry patří k rodům Bacteroides, Bifidobacterium, Ruminococces, Eubacterium, Lactobacillus a Clostridium (Roberfroid, a kol., 2010). Sacharidy jsou v tlustém střevě fermentovány na SCFA (mastné kyseliny s krátkým řetězcem short chain fatty acids), hlavně acetát, propionát a butyrát a množství dalších metabolitů jako laktátové produkty, pyruvát, etanol, jantaran a také plyny H 2, CO 2, CH 4 a H 2 S. Celkově SCFA okyselují luminální ph, čímž potlačují růst patogenů, a také ovlivňují střevní motilitu. Jsou rychle absorbovány střevní sliznicí a dodávají hostiteli energii (Roberfroid, a kol., 2010). Látky jako acetát, propionát a butyrát jsou velmi důležité, protože ovlivňují metabolismus tlustého střeva, jaterní regulaci lipidů a cukrů a dodávají energii buňkám (např. butyrát je živinou pro kolonocyty) (Bourlioux, a kol., 2003). Acetát je metabolizován hlavně ve svalech, ledvinách, srdci a mozku. Propionát je zpracováván játry, je možným glukogenním substrátem a může přispívat k inhibici syntézy cholesterolu. Může být také důležitý při regulaci ukládání tukové tkáně. Butyrát je 18

19 metabolizován střevním epitelem, kde slouží jako hlavní zdroj energie i jako regulátor růstu a diferenciace buněk. Je potvrzeno, že stimulací apoptózy může butyrát snižovat riziko rakoviny tlustého střeva. U rektálně podávaného butyrátu bylo zjištěno, že napomáhá při symptomech idiopatického střevního zánětu (IBD Irritable Bowel Disease) (Roberfroid, a kol., 2010). Druhou důležitou skupinou látek pro bakteriální růst jsou bílkoviny, peptidy a aminokyseliny. Do tlustého střeva se denně dostane průměrně 25 g bílkovin. Jsou to nestravitelné části potravy, sekrety bakterií, odumřelé buňky epitelu, produkty bakteriálního rozpadu a hlen. Mezi hlavní proteolytické bakterie patří rody Bacteroides a Clostridium (Roberfroid, a kol., 2010). Proteiny jsou ve střevě fermentovány na větvené řetězce mastných kyselin (izobutyrát, izovalerát) a řadu dusíkatých a sirných sloučenin. Na rozdíl od zdraví prospěšných produktů sacharidové fermentace některé konečné produkty metabolismu aminokyselin mohou být pro hostitele toxické (např. amoniak, aminy a fenolické sloučeniny). Důsledkem toho je nadměrná fermentace bílkovin, zejména v koncové části tračníku, spojená s chorobami jako je rakovina tlustého střeva a syndrom dráždivého tračníku (IBS Irritable Bowel Syndrom), které zpravidla začínají v této části střeva (Roberfroid, a kol., 2010). Fermentací látek poskytují mikroorganismy hostiteli také energii(collado, a kol., 2009). Několik druhů střevní mikroflóry produkuje vitaminy. Převážně vitamin K a některé vitaminy skupiny B (Collado, a kol., 2009). Množení bakterií může mít ovšem také nepříznivé účinky. Kromě tvorby potenciálně karcinogenních látek a toxických metabolitů je to inaktivace určitých léčiv (Bourlioux, a kol., 2003) Kolonizace střev Kolonizace střev je ovlivněna několika faktory, které budou popsány v následující části. Porod vaginální a císařský řez Střeva novorozence jsou před porodem prostá bakterií. Během porodu a po porodu se jeho střeva začínají rychle kolonizovat. Kolonizace gastrointestinálního traktu bakteriemi začíná kontaktem novorozence s flórou porodních cest matky. Jedná se především o anaerobní bakterie (Bezirtzoglou, 1997). 19

20 Mikroflóra novorozenců, kteří na svět přišli císařským řezem, je charakterizována nedostatkem anaerobů. U těchto novorozenců se vyskytují převážně mikroaerofilní mikroorganismy, fakultativně anaerobní a sporulující formy jako např. Clostridium, protože jedinými zdroji mikrobiální kontaminace jejich gastrointestinálního traktu jsou bakterie pocházející z okolního prostředí a od zaměstnanců nemocnice (Bezirtzoglou, 1997). Kojení a umělá kojenecká výživa Asi týden po porodu bez ohledu na druh porodu je vývoj střevní mikroflóry ovlivněn především výživou (Coppa, a kol., 2004). U dětí kojených mateřským mlékem je viditelný ostrý nárůst bifidobakterií s doprovodným snížením E. Coli a Streptococcus, zatímco počty klostridií jsou nízké nebo nulové. Je to způsobeno tím, že mateřské mléko obsahuje mimo jiné oligosacharidy mateřského mléka (Human milk oligosaccharides - HMOS), které podporují růst bifidobakterií (Holzapfel, a kol., 1998). Oproti tomu komplexní mikrofóra kojenců živených umělou kojeneckou výživou obsahuje vysoké množství fakultativních anaerobů, bakteroidů, klostridií a streptokoků. Aby se podpořil růst bifidobakterií i u nekojených dětí, je snaha vyrábět dětskou umělou výživu s přídavkem oligosacharidů podobných HMOS (Holzapfel, a kol., 1998, Mountzouris, a kol., 2002). Přechod na pevnou stravu Při postupném přechodu kojených dětí na pevnou stravu přikrmováním vzroste počet klostridií, streptokoků, E. Coli, bakteroidů a Gram-pozitivních koků. Složení střevní flóry se tak začíná více podobat střevní flóře dětí na umělé kojenecké výživě. Po úplném odstavení kojení a zpravidla do konce druhého roku života je střevní mikroflóra podobná mikroflóře dospělých (Holzapfel, a kol., 1998). Složení stravy Dle studií zvýšený příjem vlákniny vyvolává nárůst celé řady bakteriálních druhů. Více tuku způsobuje nárůst nesporulujících anaerobních bakterií a pokles bakterií mléčného kvašení. Zvýšený příjem bílkovin vyvolává nárůst bakterií mléčného kvašení. 20

21 Nejefektivněji ji je mikroflóra ovlivňována ovliv stravou při použití substrátů substrát specifických k určitým rodům ům nebo druh druhům. Např., pokud jsou do stravy p přidány fruktooligosacharidy (prebiotika), které k jsou specificky využívané bifidobakteriemi, ifidobakteriemi, lze pozorovat vysoký nárůst koncentrace konce bifidobakterií a pokles bakteroid teroidů (Bourlioux, a kol., 2003). Věk Geny, receptory? Způsob porodu Skladba stravy Nestravitelné sacharidy, prebiotika STŘEVNÍ MIKROFLÓRA Mateřská řská flóra Probiotika Antibiotika, léčiva Novorozenecké prostředí ňující kolonizaci střev st ev a složení mikroflóry GIT (Bourlioux, a kol., Obr. 3 Faktory ovlivňující 2003) Vliv léčiv, antibiotik Příjem antibiotik způsobuje ůsobuje poškození flóry (Bourlioux, a kol.,, 2003). 2003) Vliv věku Během stárnutí roste podíl bakteroidů b a snižuje se počet et bakterií mléčného mléč kvašení. Dle některých autorůů je to způsobeno zp částečnou nebo bo úplnou ztrátou bariéry, která je tvořena žaludeční kyselinou (Bourlioux, a kol., 2003). Složení normální mikroflóry dospělých dosp jedinců se považuje za stabilní, dokud není jedinec vystaven stresovým situacím, situacím nebo pokud mu nejsou podávána antimikrobiální léčiva. iva. Existují záznamy, které dokazují, že starší lidé mají střevo střevo osídleno menším počtem tem bifidobakterií a vyššími vyšší počty plísní a enterobakterií v porovnání rovnání s mladšími 21

22 dospělými. U starších lidí bylo také doloženo zvýšené množství bakterie Clostridium difficile než u mladších jedinců (Rautio, 2002). Vliv genů, receptorů Na povrchu všech sliznic v těle leží ochranná vrstva hlenu, která je průběžně tvořena buňkami. Ve střevě existují 2 dva typy hlenu: 1) nerozpustný gel, který je pevně přilnut k buňkám; 2) viskózní vrstva, která je rozpustná ve vodě a pokrývá tento gel. Hlen je tvořen mucinem (přírodní glykoprotein, jehož struktura vytváří gel). Jeho polysacharidové složky tvoří pouze těchto pět sacharidů: galaktóza, fukóza, kyselina sialová, N-acetylglukózamin a N-acetylgalaktózamin. Polysacharidové struktury přichází do přímého kontaktu s bakteriemi a jejich důležitá role v rozpoznávacím procesu mezi buňkami je již dnes známá. Bakterie jsou gelem zachyceny pomocí specifického mechanismu (Bourlioux, a kol., 2003). Střevní lumen je doslova lemován sacharidy. Proto existuje velký počet míst pro potenciální navázání bakterií se speciálními povrchovými strukturami. Soubor těchto míst je ovlivněn geneticky (Bourlioux, a kol., 2003). 3.4 Probiotika Obecná charakteristika probiotik Název probiotika pochází z řeckého pro bios, což znamená pro život (Soccol, a kol., 2010). Probiotika jsou živým doplňkem stravy, který příznivě ovlivňuje zdraví hostitele zlepšením rovnováhy jeho střevní mikroflóry (Fuller, 1989). Podle definice WHO (World Health Organization Světová zdravotnická organizace) jsou probiotika živé mikroorganismy, které mají při konzumaci v dostatečném množství prospěšné účinky na zdraví konzumenta (FAO/WHO, 2002). Můžeme je získat nejčastěji ve formě fermentovaných mléčných výrobků nebo jako volně prodejné preparáty obsahující lyofilizované bakterie (Collins a Gibson, 1999). Mezi probiotické druhy se řadí především bakterie rodu Bifidobacterium, Lactobacillus a kvasinky. Jako probiotikum se používá také Saccharomyces boulardii. 22

23 Tato kvasinka byla izolovaná z ovoce liči v Indonésii. Její výhodou je rezistence ke všemu kromě mykocidních antibiotik (Tomasik a Tomasik, 2003). Účinná probiotika by měla: - Působit blahodárně na hostitele. - Být nepatogenní a netoxická. - Být schopna přežití a metabolizace v trávicím traktu rezistentní vůči nízkému ph, organickým kyselinám a trávícím enzymům. - Být přilnavá k epitelovým buňkám. - Být schopna se rychle množit a trvale nebo dočasně kolonizovat trávicí trakt. - Obsahovat velké množství životaschopných buněk. - Zachovat si životaschopnost během skladování a používání. - Mít dobré senzorické vlastnosti. - Být izolována ze stejného druhu jako jejich plánovaný hostitel (Collins a Gibson, 1999, de Vrese a Schrezenmeir, 2008, Fuller, 1989, Tomasik a Tomasik, 2003). Tab. 1 Mikroorganismy, které jsou označeny jako probiotika (O Grady a Gibson, 2005) Rod Lactobacilli Bifidobacteria Enterococci Kvasinky Lactococci Druh Lactobacillus acidophilus Lactobacillus rhamnosus Lactobacillus reuteri Lactobacillus casei Lactobacillus gasseri Lactobacillus plantarum Lactobacillus johnsonii Bifidobacterium bifidum Bifidobacterium longum Bifidobacterium breve Bifidobacterium adolescentis Bifidobacterium infantis Enterococcus faecalis Enterococcus faecium Saccharomyces boulardii Lactococcus lactis subsp. lactis Probiotický mikroorganismus nemůže ovlivnit své prostředí, pokud jeho populace nedosáhne určitého množství, které leží pravděpodobně v rozmezí 10 6 až 10 8 KTJ/g intestinálního obsahu. Aby mohlo být dosaženo této hranice, mikroorganismy musí být v intestinálním traktu schopny růstu a kolonizace. Ze skutečností uvedených 23

24 v předešlém textu je tedy vhodným místem pro kolonizaci probiotik terminální část kyčelníku a tlusté střevo (Walstra, a kol., 2006). U experimentů, ve kterých byly konzumovány rozdílné probiotické kmeny, se ukázalo, že po ukončení příjmu probiotik během pár týdnů probiotické kmeny obvykle z GIT vymizí. K dosažení příznivého účinku probiotik je tedy doporučena pravidelná konzumace probiotických produktů (denní dávka obvykle mezi 10 9 až KTJ) (Fondén, a kol., 2003). Množství bifidobakterií ve střevě se snižuje s věkem. K udržení jejich vysokých hodnot mohou být použity dvě strategie: 1) kontinuální konzumace preparátů nebo potravin obsahujících bifidobakterie; 2) do potravin mohou být přidány bifidogenní substráty nebo prebiotika, které podpoří růst bifidobakterií ve střevě (Alander, a kol., 2001). Tab. 2 Funkční charakteristiky probiotických bakterií (Hutkins, 2006): Vlastnost Přežívání Kolonizace Bio-funkce Bezpečnost Tolerance vůči kyselinám + Tolerance vůči žluči + Tolerance vůči stresu + Kompatibilita se startovacími kulturami + Faktory adherence + Vazebné faktory + Prebiotický metabolismus + Vysoká rychlost růstu + Faktory kompetice + Produkce kyselin s krátkým řetězcem + Imunomodulace + Snižování hladiny cholesterolu + Protinádorové účinky + Podpora činnosti střevních bakterií + Hydrolýza laktózy + Antimikrobiální účinky + Stimulace produkce hlenu + Avirulence + Nezánětlivost + Bez vedlejších účinků + Bez genového transferu Mechanismus působení probiotik Účinky probiotik mohou být rozděleny do tří skupin: 1) Probiotika mohou modulovat obranu hostitele (vrozenou i získanou imunitu). Tento mechanismus působení je s největší pravděpodobností důležitý pro prevenci a léčbu 24

25 infekčních onemocnění, ale také pro léčení (chronických) zánětů zažívacího ústrojí nebo jeho částí. Navíc toto probiotické působení by mohlo být důležité pro vyhubení buněk nádorového původu (Oelschlaeger, 2010). Probiotika chrání střevo kompeticí s patogeny o navázání na sliznici střeva, posílením těsného spojení erytrocytů a zlepšením slizniční imunitní odezvy vůči patogenům. Další složky ovlivňující imunitní systém jsou látky bakteriální stěny a bakteriální DNA (Gil a Rueda, 2002). 2) Probiotika mohou přímo působit na jiné mikroorganismy, komenzální anebo patogenní. To může být v mnoha případech významné pro prevenci a léčbu infekcí a obnovení střevní mikrobiální rovnováhy (Oelschlaeger, 2010). Konečným produktem metabolismu laktobacilů a bifidobakterií jsou mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA), které působí antagonisticky vůči jiným organismům. Jejich nahromaděním se sníží ph prostředí a vytvořením nepřijatelného prostředí inhibují růst škodlivých a patogenních mikroorganismů. Laktobacily, laktokoky a některé druhy bifidobakterií produkují bakteriociny, což jsou proteiny nebo komplexy proteinů s inhibujícím účinkem (Fooks a Gibson, 2002). 3) Probiotické účinky mohou být založeny na činnostech ovlivňujících látky jako toxiny a produkty hostitele, např. soli žlučových kyselin a složek potravy. Tyto činnosti mohou mít za následek inaktivaci toxinů, detoxikaci hostitele a složek potravy ve střevě (Oelschlaeger, 2010). Všechny tyto tři mechanismy se s velkou pravděpodobností podílejí na obraně proti infekci, prevenci rakoviny a stabilizaci nebo znovuobnovení fyziologické rovnováhy mezi střevní mikroflórou a jejím hostitelem. Pravděpodobně ale neexistuje probiotický organismus, který by působil všemi třemi mechanismy dohromady, přinejmenším ne v takové míře, která by mohla být léčivem pro prevenci nebo léčbu všech zmíněných druhů nemocí. Druh účinků, které určitá probiotika vykonávají, závisí na jejich metabolických vlastnostech, molekulách přítomných na jejich povrchu nebo na vylučovaných komponentách (Oelschlaeger, 2010) Příznivé účinky probiotik Probiotikům je přisuzováno mnoho příznivých zdravotních účinků. V prevenci a léčbě různých onemocnění jsou oblasti, kde jsou jejich účinky považovány za prokázané, zatímco v jiných oblastech prokázané nejsou a považují se za možné (Nevoral, 2010). 25

26 Potlačení endogenních patogenů Kontrola IBS Kontrola IBD Kolonizace Rovnovážná střevní mikroflóra Zmírnění symptomů potravinové alergie u kojenců Potlačení exogenních patogenů PROBIOTIKA Vyvážená imunitní odpověď Poskytování SCFA a vitamínů střevnímu epitelu Snížení rizikových faktorů rakoviny tlustého střeva Metabolická aktivita Hydrolýza laktózy Imunomodulace Dekonjugace a sekrece žlučových solí Posílení vrozené imunity Nižší počet toxigenních/mutagenních reakcí ve střevě Zlepšení laktózové tolerance Snížení sérového cholesterolu Obr. 4 Příznivé účinky probiotik na zdraví (Parvez, a kol., 2006) Tab. 3 Evidence příznivých účinků probiotik na zdraví střev (Hutkins, 2006) Prokázané účinky Částečně prokázané Potenciální účinky účinky Idiopatický střevní zánět Pouchitida 4 Crohnova choroba 2,4 Chronická pouchitida 1 Cestovní průjem 2,3 Ulcerózní kolitida 2 Ulcerózní kolitida 1 Epizodické průjmy 3 Pouchitida 2 Střevní infekce Akutní průjem 2 Klostridiová kolitida 3 Průjem způsobený antibiotiky 3 Prevence recidivy 2 Léčba 3 Prevence 4 Pooperační prevence 26

27 Tab. 4 Účinky probiotik na zdraví (Fondén, a kol., 2003) Prokázané účinky Zmírnění symptomů laktózové intolerance Léčba průjmu rotavirového původu Léčba kojeneckých enteritid Léčba průjmu způsobeného antibiotiky Zmírnění symptomů atopické dermatitidy u dětí Snižování biomarkerů (škodlivé fekální enzymy) Modulace střevní mikroflóry Modulace imunity Pozitivní efekt na rakovinu žlučníku a děložního hrdla Potenciální účinky Zmírnění symptomů IBD Zmírnění symptomů IBS Zlepšení zácpy Antimutagenní/antikarcinogenní činnost Léčba kandidových a bakteriálních vaginóz Snižování cholesterolu a krevního tlaku Eradikace multirezistentních mikrobů Kontrola infekce Prevence přenosu AIDS a sexuálně přenosných nemocí Průjmová onemocnění Dle výsledků randomizovaných studií s léčbou akutních průjmových onemocnění probiotiky došli vědci k těmto závěrům: Probiotika mírně zkracují dobu trvání průjmového onemocnění o 17 až 30 hodin. Účinek je závislý dle použitého probiotika. Je zřetelná závislost na dávce. Při dávkách vyšších než KTJ byly pozorovány vyšší účinky. Probiotika jsou účinná proti vodnatým průjmům a virovým gastroenteritidám, nikoliv proti invazivním bakteriálním průjmům. Při včasném podání se objeví i lepší účinek. Probiotika byla použita také v prevenci akutní gastroenteritidy u dětí. Při více než 17 měsíčním sledování mělo průjmové onemocnění pouze 7 % dětí, které byly živeny mlékem s probiotikem (Bifidobacterium bifidum a Streptococcus thermophilus), ve srovnání s 31 % dětí ve skupině bez probiotika. Lactobacillus rhamnosus GG působil také preventivně proti průjmovým onemocněním u hospitalizovaných dětí. Acidofilní mléko redukuje žaludeční ph a snižuje mikrobiální kolonizaci žaludku a následně i tracheální kolonizaci a výskyt pneumonií u pacientů na jednotce intenzivní péče v dvojité slepé randomizované studii (Nevoral, 2010). Příčinou průjmu cestovatelů jsou různí činitelé, ale většinou enterotoxická bakterie E. coli. Incidence u dospělých cestovatelů do cizích zemí je odhadována na 5 až 50 %. Závěrem meta-analýzy kvalitních studií bylo zjištěno, že Saccharomyces boulardii a směs Lactobacillus acidophilus a Bifidobacterium bifidum měly průkazně pozitivní 27

28 efekt. Použití probiotik je tedy považováno za bezpečnou a účinnou metodu v prevenci průjmových onemocnění turistů (Nevoral, 2010). Probiotika se ukázala jako účinná v léčbě průjmových onemocnění po terapii antibiotiky (Nevoral, 2010). Porušení nebo zničení střevní mikroflóry způsobené antibiotiky stejně tak jako následný nadměrný růst obyčejně neškodných bakterií (např. Clostridium difficile) vede často k průjmům a symptomům spojených s produkcí toxinů. Tento druh průjmu je častým klinickým problémem a vyskytuje se u 25 až 30 % pacientů (de Vrese a Marteau, 2007). Dle meta-analýzy podávání probiotik snižuje výskyt průjmů po antibioticích, přibližně na jednu třetinu (Nevoral, 2010). Probiotika působí také příznivě u průjmových onemocnění malých dětí způsobených rotaviry (Parvez, a kol., 2006). Primární prevence alergií Při porovnání kojenců a dětí, u kterých se později projevila atopická dermatitida, mají již tři týdny po narození odlišné složení střevní mikroflóry něž děti zdravé. Několik studií prokázalo schopnost probiotik preventivně bránit rozvoji atopického ekzému. U alergické rýmy, astmatu a potravinové alergie však tento příznivý účinek pozorován nebyl. Na druhé straně existují také studie, které preventivní vliv probiotik neprokazují (Collado, a kol., 2009). Probiotika byla zkoušena také v léčbě atopického ekzému. Dle nedávno zveřejněné meta-analýzy jsou však probiotika v léčbě tohoto ekzému neúčinná (Nevoral, 2010). Intolerance laktózy Asi 10 až 15 % dospělé populace má po požití již malého množství laktózy zažívací potíže, což je dáno výrazně sníženou aktivitou střevní laktázy. Laktóza je metabolizovaná bakteriemi a výsledkem je flatulence (nadýmání), průjem, nausea (pocit nevolnosti), bolesti břicha. Tito lidé lépe tolerují kysané mléčné výrobky. Jejich efekt je přisuzován delším průchodem GIT a účinkem živých bakterií, které obsahují enzym laktázu. Probiotikum díky laktáze pomáhá v tlustém střevě štěpit laktózu, a tak zlepšuje laktózovou toleranci (Nevoral, 2010). 28

29 Idiopatická střevní onemocnění (IBD) Idiopatická střevní onemocnění (Irritable Bowel Disease IBD) jsou chronické a vracející se záněty postihující převážně tlusté nebo tenké střevo. Mezi tato onemocnění patří ulcerózní kolitida, pouchitida a Crohnova choroba (Collado, a kol., 2009). Ulcerózní kolitida Dle meta-analytických studií jsou probiotika efektivní v udržování remise ulcerózní kolitidy a jejich účinek v prevenci relapsů (recidiv) onemocnění je srovnatelný s mesalazinem (kyselina 5-aminosalicylová, používá se k léčbě IBD). Crohnova choroba Na základě analýz dosud provedených studií není v současné době přesvědčivý důkaz o tom, že probiotika jsou účinná v udržování remise Crohnovy choroby (Nevoral, 2010). Dráždivý tračník (IBS) Symptomy dráždivého tračníku (Irritable Bowel Syndrom IBS) trpí 3 až 25 % populace (Nevoral, 2010). Je charakterizován bolestmi břicha, plynatostí a změnami poruch hybnosti tlustého střeva (Collado, a kol., 2009). Výsledky studií s podáváním probiotik u dospělých byly různé. Jedna studie u dětí neprokázala příznivý efekt podávání Lactobacillus rhamnosus GG. V nedávné době však provedená meta-analýza 20 studií s celkem 1404 pacienty prokázala zlepšení symptomů při podávání probiotik ve srovnání s placebem (Nevoral, 2010). Nekrotizující enterokolitida Tímto závažným onemocněním trpí nedonošené děti. V současné době se soudí, že ke vzniku nekrotizující enterokolitidy jsou potřeba tři faktory: nedonošenost, enterální výživa a bakteriální kolonizace. Dle meta-analytických studií podávání probiotik významným způsobem snížilo riziko těžké nekrotizující enterokolitidy nedonošených dětí (Nevoral, 2010). 29

30 Prevence nádorových onemocnění tlustého střeva Kolorektální karcinom je druhá nejčastější příčina úmrtí na nádorová onemocnění. Vzniká z abnormální proliferace epitelových buněk tračníku nebo rekta. Příjem probiotik, prebiotik nebo synbiotik je novou terapeutickou možností prevence výskytu tohoto druhu rakoviny, protože mění střevní mikroflóru. Tato strategie potlačuje rozvoj a progresi nádorů snížením střevních zánětů, zlepšením imunitních funkcí a antitumorgení aktivitou, navázáním na potenciální potravinové karcinogeny včetně toxinů masných výrobků a redukcí bakteriálních enzymů jako beta-glukuronidázy, která hydrolyzuje prekarcinogenní látky. Ochranný účinek probiotik a synbiotik na ujmutí, růst a metastázování transplantovaných a chemicky vyvolaných nádorů prokázalo několik studií na zvířatech (Collado, a kol., 2009). Snižování krevního tlaku Předběžné výsledky klinických studií a studií na zvířatech indikují, že probiotika mohou snižovat krevní tlak. Pravidelná konzumace probiotik může poskytovat mírný preventivní účinek proti srdečním onemocněním (Parvez, a kol., 2006). Zlepšení imunitních funkcí a prevence infekcí Dalším předloženým účinkem LAB a bifidobakterií u lidí je stimulace imunitního systému převážně nespecifickou aktivací fagocytů a zvýšenou aktivací obranných imunitních buněk. Nicméně u zdravých osob tyto účinky většinou nejsou pozorovány, proto se zdá, že probiotika nemodifikují imunitní odezvu. Klinická evidence pro tento imunitní účinek je limitovaná (Walstra, a kol., 2006). Peptické vředy Infekce způsobená bakteriemi Helicobacter pylori je hlavním důvodem vzniku peptických vředů a rizikovým faktorem zhoubných nádorů žaludku. Léčba antibiotiky je velice efektivní, ale drahá, způsobuje vedlejší účinky a rezistenci k antibiotikům. Probiotika představují levnou alternativu. Dle studií probiotika in vitro inhibují H. pylori. Podle studií na zvířatech jsou účinná v redukci žaludečních zánětů vyvolaných 30

31 H. pylori. Sedm z devíti studií na lidech prokazují po podání probiotik dochází k zlepšení H. pylori gastritid a snížení koncentrace H. pylori. Přídavek probiotik k antibiotické léčbě zlepšil eradikaci onemocnění a také zmírnil vedlejší účinky léčby (Lesbros-Pantoflickova, a kol., 2007). Eradikaci infekcí H. pylori probiotickou léčbou zatím žádná studie neprokázala. Dlouhodobé užívaní výrobků obsahujících probiotika však může mít příznivé účinky na infekci H. pylori u lidí, především snížení rizika vzniku onemocnění spojených s vysokými počty žaludečních zánětů (Collado, a kol., 2009). Prevence onemocnění a udržování zdraví Probiotika a jogurty jsou užívány pro udržení zdraví v mnoha společnostech na světě. L. reuteri ATCC snižoval absence v zaměstnání, nemocnost v pečovatelských zařízeních, omezoval koliky kojenců a epizody teplot a průjmů v dětských kolektivních zařízeních. Lactobacillus casei DN a Lactobacillus rhamnosus GG také zlepšovaly odolnost k onemocněním v dětských zařízeních. Kombinace Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum a Lactobacillus gasseri zkracovala u dospělých dobu trvání onemocnění z nachlazení, ale nikoliv výskyt tohoto onemocnění. Předpokládaný mechanismus účinku je v posílení imunitní funkce a v přímé inhibici patogenu. Probiotika tedy mohou mít význam, pokud se zařadí do stravy zdravých lidí za účelem udržení zdraví. Takového tvrzení je však spíše dietním než klinickým doporučením a v současnosti není možno vytvořit specifické klinické doporučení. (Nevoral, 2010) Vedlejší účinky probiotik Probiotika jako živé mikroorganismy mohou být u citlivých jedinců teoreticky zodpovědné za 4 typy vedlejších účinků: infekce, zdraví škodlivé metabolické aktivity, přehnaná stimulace imunitního systému a transfer genů. Případů infekce bylo pozorováno však velmi málo. Ty se vyskytovaly především u velmi nemocných pacientů, kteří dostávali probiotické tablety pro zlepšení svého vážného stavu (Marteau a Seksik, 2004). 31

32 3.4.5 Charakteristika vybraných probiotických bakterií Jelikož je probiotických kmenů velké množství, pro bližší charakteristiku byla vybrána probiotika vyskytující se v probiotickém jogurtu v experimentální části této práce, tedy rod Bifidobacterium obecně a z rodu Lactobacillus pouze druh Lactobacillus acidophilus Bifidobakterie Rod Bifidobacterium jsou tyčinky rozmanitého tvaru, obvykle mírně zakřivené a kyjovité, často zhuštěné či s náznaky větvení. Vyskytují se jednotlivě, v párech ve V seskupeních, někdy v řetízcích, palisádách nebo růžicích (Sedláček, 2007). Jsou Gram-pozitivní, nepohyblivé, nesporulující, neacidorezistentní a anaerobní organismy (Sedláček, 2007). Některé druhy mohou tolerovat kyslík, některé jsou obligátně anaerobní (Shah a Lankaputhra, 2002), zatímco některé mohou tolerovat kyslík pouze v přítomnosti oxidu uhličitého (10 % CO 2 )(Sedláček, 2007). Jsou kataláza negativní, vzácně mohou být pozitivní při růstu na vzduchu doplněném o 10 % CO 2 (Sedláček, 2007). Kataláza může rozložit peroxid vodíku produkovaný jinými BMK jako Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus. Peroxid vodíku je zodpovědný za inaktivaci enzymu fruktózo-6-fosfát-fosfoketolázy, který je hlavním enzymem bifidobakterií pro metabolismus cukrů (Shah a Lankaputhra, 2002). Bifidobakterie produkují převážně kyselinu octovou a mléčnou, obvykle v poměru 3:2. Produkují také kyselinu mravenčí, ethanol a kyselinu jantarovou. Někdy bývá udáváno, že neprodukují CO 2, propionovou a máselnou kyselinu (Sedláček, 2007). Studie Shah a Lankaputhra (2002) však produkci kyseliny máselné a hippurové prokázaly. Bifidobakterie mohou růst při teplotách v rozmezí C, maximum je C, minimum C. Optimální teplota pro růst bifidobakterií lidského původu je C, zatímco pro bifidobakterie zvířecího původu je optimum C. Při teplotách pod 20 C a nad 46 C se růst neprojevuje. Optimální ph pro růst je 6,5-7,0. Nerostou při ph pod 4,5-5,0 a nad 8,0-8,5. Při hodnotách ph pod 4,1 většina druhů hyne do jednoho týdne i při teplotách 4 C. Při ph pod 2,5 hyne většina druhů do tří hodin. Uhličitany a bikarbonáty mohou být použity bifidobakteriemi jako zdroj uhlíku. 32

33 Bifidobakterie nemohou jako zdroj uhlíku využívat mastné kyseliny nebo organické kyseliny (Shah a Lankaputhra, 2002). Nacházejí se v ústech a střevním traktu teplokrevných obratlovců včetně člověka, u hmyzu a v odpadních vodách. U kojenců představují až 90 % střevní flóry (Sedláček, 2007). Dnes je zahrnuto do rodu Bifidobacterium 30 druhů, 10 z nich je lidského původu (zubní kazy, fekálie a vagina), 17 pochází ze zvířecího intestinálního traktu nebo bachoru, 2 z odpadních vod a jeden z fermentovaného mléka (Soccol, a kol., 2010). Poté co se přišlo na to, že růst bifidobakterií je stimulován mateřským mlékem, bylo provedeno mnoho studií. Zjistilo se, že nezbytnou látkou pro růst bifidobakterií je N- acetyl-d-glukosamin obsažený v mateřském mléce (Shah a Lankaputhra, 2002). Další bifidogenní látky jako laktulóza a prebiotika (oligosacharidy rafinóza, stachyóza a inulin) jsou popsány dále v textu). Maximální růst a produkce kyseliny mléčné byla zaznamenána u několika druhů v kravském mléce s 20% pepsinem natráveného mléka, a u mléka s 2 % laktulózy. Byl také zaznamenán růst u syrovátky natrávené pepsinem, syrovátky se syrovátkovými proteiny natrávenými pepsinem, syrovátkových proteinů natrávených pepsinem a smetany natrávené pepsinem (Shah a Lankaputhra, 2002). Růst bifidobakterií také nastává ve smetaně s obsahem 1 % dextrózy a 0,1% kvasnicového extraktu. Produkce kyselin může být zvýšena přidáním 0,05 % cysteinu anebo 0,2% kvasničného extraktu nebo 0,2 % tryptonu. Cystein se ukázal být nezbytným pro růst bifidobakterií. Navíc cystein a další látky obsahující SH skupiny přispívají ke snižování redoxního potenciálu a tím zlepšují životaschopnost bifidobakterií (nemusí to platit pro všechny bifidobakterie). Pomalý růst těchto bakterií v mléce je dán chybějící proteolytickou aktivitou. Přidáním zdroje dusíku ve formě peptidů nebo aminokyselin zlepší jejich životaschopnost. Zvýšená produkce kyselin je také v plnotučném mléce, kde jsou peptidy a aminokyseliny získané proteolytickými mikroorganismy Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus nebo Lb. casei (Shah a Lankaputhra, 2002). Muciny (glykoproteiny hlenu) jsou také růstovými faktory pro Bifidobacterium spp. Jsou vylučovány mucinozními buňkami slinných žláz a GIT. Muciny jsou oligosacharidy galaktózy, fukózy, N-acetyl-galaktosaminu, N-acetyl-glukosaminu a kyseliny sialové spojené v peptidy jako prolin, serin a threonin. Glykoproteiny 33