Probiotyki - Historia i mechanizmy dzialania, Zdrowie, Wiedza naukowa o probiotykach

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
ŻYWNOŚĆ. Nauka. Technologia. Jakość, 2010, 4 (71), 5 – 19
ADRIANA NOWAK, KATARZYNA ŚLIŻEWSKA, ZDZISŁAWA LIBUDZISZ

PROBIOTYKI – HISTORIA I MECHANIZMY DZIAŁANIA
S t r e s z c z e n i e
Przekonanie o korzystnym wpływie bakterii fermentacji mlekowej na człowieka sięga czasów staro-
żytnych. Wiadomo, że już Pliniusz Starszy zalecał stosowanie fermentowanych napojów z mleka w dole-
gliwościach żołądkowo-jelitowych. Podstawy naukowe takich stwierdzeń podał jednak dopiero w XX w.
rosyjski naukowiec, laureat nagrody Nobla, Ilia Miecznikow. Wiązał on stan zdrowia człowieka z obecno-
ścią określonych mikroorganizmów w przewodzie pokarmowym, szczególną uwagę zwracając na bakterie
spożywane z takimi produktami, jak kefir czy jogurt. Od tamtego czasu obserwuje się rozwój badań
charakteryzujących mikroflorę jelitową człowieka i rolę poszczególnych gatunków w nim występujących,
a także poszukiwanie odpowiednich szczepów bakterii mlekowych wywierających korzystny wpływ na
zdrowie człowieka.
W artykule omówiono historię i definicje probiotyków, ich korzystne działanie na funkcje organizmu
oraz zmniejszenie ryzyka chorób. Przedstawiono mechanizmy działania probiotyków, komercyjne produk-
ty zawierające szczepy probiotyczne i ich dawkowanie.
Słowa kluczowe:
probiotyki, historia, definicja, mechanizmy działania
Wprowadzenie
Wiedza na temat ekosystemu jelitowego człowieka oraz jego roli w utrzymaniu
zdrowia jest ciągle ograniczona. Zespół mikroorganizmów jelitowych jest ogromny,
liczy około 100 bilionów bakterii, a w jelicie grubym jest najbardziej złożony – w jego
skład wchodzi nawet kilkaset gatunków. Większości z nich nie można wykryć trady-
cyjnymi metodami mikrobiologicznymi, gdyż są to mikroorganizmy niehodowlane.
Zespół ten nie jest kompletnie scharakteryzowany i niewiele wiadomo na temat jego
różnorodności, zwłaszcza, że wzór mikroorganizmów jelitowych jest cechą unikatową
(indywidualną) każdego człowieka. Układ jakościowy i ilościowy mikroorganizmów
jelitowych człowieka może ulec zmianie pod wpływem wielu czynników, a zwłaszcza
pod wpływem diety.
Dr A. Nowak, dr inż. K. Śliżewska, prof. dr hab. Z. Libudzisz Instytut Technologii Fermentacji i Mikro-
biologii, Wydz. Biotechnologii i Nauk o Żywności, Politechnika Łódzka, ul. Wólczańska 171/173, 90-924
Łódź
6
Adriana Nowak, Katarzyna Śliżewska, Zdzisława Libudzisz
Wraz ze wzrostem świadomości żywieniowej konsumentów wzrasta ich zaintere-
sowanie produktami spożywczymi, które oprócz zaspokajania głodu, spełniają dodat-
kowe funkcje fizjologiczno-żywieniowe, wpływając na poprawę stanu zdrowia lub
zapobiegając chorobom, takim jak: nowotwory, miażdżyca, nadciśnienie, próchnica.
Jako przykłady takich produktów można wymienić produkty probiotyczne.
Koncepcja probiotyku
Historia i definicje
Wzmianki o fermentowanych produktach mlecznych znajdują się już w najwcze-
śniejszych opisach dotyczących człowieka. W Biblii [cyt. za 15]
w wielu miejscach są
wzmianki o mleku kwaśnym. „Gdy Abraham ujrzał zbliżających się kilku ludzi zapro-
sił ich do siebie i podał im kwaśnego mleka i mleka słodkiego...” (Ks. Rdz. 8, 8).
W Księdze Powtórzonego Prawa natomiast Mojżesz wylicza pokarmy, jakie Jahwe
przyznał swojemu ludowi: „Dał im mleko kwaśne krów i mleko kóz z tłuszczem ja-
gniąt i baranów...”.
Starożytni Rzymianie i Grecy znali różne sposoby przygotowywania fermen-
towanego mleka. W biografii rzymskiego cesarza Heliogabala (lata 218 - 222 n.e.)
wzmiankowane są 2 przepisy dotyczące przygotowania mleka kwaśnego „
opus lacta-
rum

składającego się z kwaśnego mleka, miodu, owoców i mąki oraz „
oxygale

przy-
gotowywanego z kwaśnego mleka, warzyw i niektórych przypraw.
W starożytnym Egipcie spożywano pewien rodzaj mleka kwaśnego, zwanego

leben raib
”, przyrządzonego z mleka bawołu, krowy lub kozy. Podobnego rodzaju

jahurt
” był także szeroko znany pośród ludów półwyspu bałkańskiego.
W Indiach, fermentowane napoje mleczne znane były już 800 - 300 lat p.n.e., „
aj-
ran
” – w Rosji Środkowej w XII w., węgierskie „
tarho
” w XIV w., a ok. VIII w. znane
były również w Turcji [22]. W Rosji mleko kwaśne spożywane było jako „
prostokwa-
sza
” czyli mleko, które zsiada się i kwasi samoczynnie lub „
wareniec
” czyli mleko
gotowane, do którego dodawano drożdże [15].
Hippokrates, Avicenna, Galen i inni przypisywali kwaśnemu mleku właściwości
lecznicze w chorobach żołądka, jelit, a także działanie przeciw arteriosklerozie. Znane
jest stare hinduskie przysłowie: „pij mleko kwaśne, a będziesz długo żył”. Starożytni
lekarze Bliskiego i Środkowego Wschodu przepisywali jogurt lub inne fermentowane
produkty mleczne w leczeniu chorób żołądka, jelit, wątroby i dla stymulacji apetytu
[22].
W 1857 r. Pasteur dowiódł, że fermentacja mleka zależy od drobnoustrojów na-
zwanych przez niego „
ferment
” lub „
levure lactique
”. Nie wydzielił on jednak czystej
kultury bakterii mlekowych. Uczynił to 20 lat później Lister izolując „
Bacterium lac-
tis
”, a w 1884 r. Hueppe wyodrębnił „
Bacillus acidi lactici
” [30].
PROBIOTYKI – HISTORIA I MECHANIZMY DZIAŁANIA
7
Szczególne zainteresowanie bakteriami fermentacji mlekowej na początku XX w.
wykazał rosyjski naukowiec, immunolog,
pracujący w Instytucie Pasteura w Pary-
żu,
laureat Nagrody Nobla z medycyny za prace nad odpornością (1907 r.) Ilia Miecz-
nikow. Jak opisuje w książce „Zarysy filozofii optymistycznej”
[15]: „latem mleko
łatwo kwasi się i wiele pokarmów bogatych jest w kwas mleczny”, „lasecznik może
osiedlać się w kiszkach człowieka” oraz: „z różnemi pokarmami poddanemi fermenta-
cji mlecznej i spożywanemi w stanie surowym (kwaśne mleko, kefir, kapusta, ogórki)
ludzie wprowadzili do swego kanału pokarmowego ilości olbrzymie mikrobów mlecz-
nych, które mogą tam także rozmnażać się”. Miecznikow uważał, że obecność odpo-
wiednio wysokiej liczby bakterii mlekowych w przewodzie pokarmowym człowieka
korzystnie oddziałuje na zdrowie.
Wykazał, że niektóre bakterie sprzyjają, a inne
hamują rozwój
Vibrio cholerae.
Ponadto propagował spożywanie produktów
zawierających pałeczki kwasu mlekowego (obserwował wieśniaków rosyjskich
i bułgarskich, których codziennym napojem był/jest jogurt).
Serkowski w 1907 r. [30] pisał natomiast „mleko kwaśne może zachować mleko
od gnicia”, „w karmie dla zwierząt ważną rolę ma fermentacja mleczna, bowiem pasza
zafermentowana nie gnije”, „w gorzelnictwie stosuje się bakterie mleczne, aby zapo-
biec innym fermentacjom szkodliwie działającym na moszcze” – „jeżeli więc fermen-
tacja mleczna wykazuje, że jest środkiem przeciwko gniciu, to dlaczego nie miałaby
zatrzymywać gnicia w kanale pokarmowym ludzi?”. Te obserwacje i wiele innych
dowodów na korzystne cechy „bakteryji kwasu mlecznego” stały się podstawą teorii
nazwanej przez Miecznikowa i jego zwolenników „teorią długowieczności”.
W 1907 r. doktor Biełonowski [cyt. za 14]
w Instytucie Pasteura stwierdził, że
„ferment mleczny” otrzymany z jahurtu i opisany pod nazwą „lasecznika bułgarskie-
go” działał jako „środek odkażający nie tylko z powodu swego kwasu mlekowego, ale
jeszcze z powodu pewnego ciała szczególnego, jakie wytwarza”. Biełonowski żywił
myszy pokarmem z dodatkiem „lasecznika bulgarskiego” lub czystego kwasu mleko-
wego. Próbę kontrolną stanowiły myszy, które dostawały pokarm bez dodatków. Naj-
lepiej rozwijały się i dawały najliczniejsze potomstwo myszy, które otrzymywały „la-
secznik bulgarski”. Ich odchody wyróżniały się najmniejszą liczbą mikroorganizmów,
a nade wszystko rzadkością „mikrobów gnilnych”.
Według opinii Cybulskiego, cytowanego przez Serkowskiego w 1907 r. [cyt. za
30] „można stanowczo twierdzić, że drobnoustroje kwasu mlecznego są w ekonomii
naszego ustroju czynnikiem w wysokim stopniu pożytecznym i że, troszcząc się o ho-
dowanie ich w przewodzie pokarmowym, przyczyniamy się do wyrobienia pewnej
odporności ustroju i zapobiegamy rozwojowi tych wszystkich szkodliwych wytworów,
które według wszelkiego prawdopodobieństwa przyspieszają starość, a tem samem
skracają życie. Stanowcze jednakże orzeczenie w tym względzie wymaga jeszcze wie-
loletnich doświadczeń i spostrzeżeń”.
8
Adriana Nowak, Katarzyna Śliżewska, Zdzisława Libudzisz
W 1917 r. niemiecki profesor Alfred Nissle wyizolował z kału żołnierza, który
nie zachorował na salmonellozę podczas wybuchu epidemii, niepatogenny szczep
Escherichia coli
. Obecnie szczep Nissle 1917 jest jednym z przykładów probiotyków,
niebędących bakteriami mlekowymi.
Jednym z pierwszych preparatów dietetycznych było mleko, do którego wprowa-
dzano
Lactobacillus acidophilus
. W 1934 r. Henneberg zaproponował uzupełnienie
tym szczepem mikroflory jogurtowej. Pierwsza przemysłowa produkcja szczepionek
jogurtowych w Europie prowadzona była w latach 20. XX w. w firmie Danone. Z kolei
Minoru Shirota, japoński mikrobiolog (Uniwersytet Medyczny w Kyoto), wyizolował
szczep
Lactobacillus
casei
– nazwany później szczepem Shirota. Szczep ten został
zastosowany do produkcji fermentowanego napoju mlecznego o nazwie Yakult, wpro-
wadzonego na rynek japoński w 1935 r. Kryterium izolacji szczepu była aktywność
antagonistyczna w stosunku do mikroorganizmów chorobotwórczych. Wierzył, że
spożycie tych bakterii będzie zapobiegało infekcjom jelitowym i śmierci ludzi,
a szczególnie dzieci. Bakterie
Bifidobacterium
po raz pierwszy wyizolował Henry
Tissier (z Instytutu Pasteura) od dziecka karmionego mlekiem matki i nazwał
Bacillus
bifidus communis
. Tissier postulował, że bifidobakterie mogą wypierać bakterie powo-
dujące biegunki, dlatego zalecał podawanie ich chorym dzieciom [cyt. za 31].
Najprawdopodobniej Ferdinand Vergin był osobą, która wprowadziła do stoso-
wania termin „probiotyk” w 1954 r., kiedy to w artykule zatytułowanym „
Anti- und
Probiotika
” [cyt. za 31] porównywał szkodliwe oddziaływania na mikroflorę jelitową
antybiotyków i innych substancji przeciwdrobnoustrojowych z oddziaływaniami ko-
rzystnymi („
Probiotika
”) wywieranymi przez pożyteczne bakterie. Kilka lat później,
w 1965 r., Lilly i Stillwell opisali probiotyki jako mikroorganizmy stymulujące wzrost
innych mikroorganizmów. Definicja probiotyków zmieniała się i była wielokrotnie
modyfikowana. Natomiast w 1989 r. Roy Fuller podkreślił, iż probiotyki muszą być
żywymi mikroorganizmami oraz muszą wykazywać korzystny wpływ na zdrowie go-
spodarza (tab. 1).
Polskim naukowcem, który po raz pierwszy zajmował się pałeczkami kwasu mle-
kowego był pediatra i neurolog Józef Brudziński, który stosował hodowle bakterii
mlekowych w pewnych chorobach jelit u niemowląt. W latach 70. i 80. XX w.
mleczne napoje fermentowane były przedmiotem badań Zychowicza i Cieplińskiej
[36], którzy wykazali antagonistyczne działanie
Lactobacillus acidophilus
w stosunku
do pałeczek
Salmonella i Shigella
.
W 1972 r. w lecznictwie pediatrycznym zastosowali
po raz pierwszy fermentowany preparat mleczny – do leczenia dzieci w czasie wielo-
letniej epidemii czerwonki w Państwowym Domu Małych Dzieci w Mrągowie, bez-
skutecznie poddanych wcześniej zaostrzonemu reżimowi sanitarnemu i leczonych za
pomocą dostępnych środków farmaceutycznych. Preparat zawierał kulturę
Lactobacil-
lus acidophilus
i nazwany był umownie mlekiem acidofilnym. Fermentowany preparat
PROBIOTYKI – HISTORIA I MECHANIZMY DZIAŁANIA
9
T a b e l a 1
Definicje probiotyków.
Definitions of probiotics.
Rok
Definicje
1965 Substancje sprzyjające rozwojowi drobnoustrojów [13].
1971 Wyciągi tkankowe pobudzające wzrastanie bakterii [32].
1974 Organizmy i substancje wpływające na równowagę mikroflory jelitowej [20].
1989
Dodatki do pokarmu zawierające żywe mikroorganizmy, które mogą wywierać korzystny
wpływ na organizm gospodarza zwierzęcego poprzez poprawę równowagi mikroflory jelitowej
[7].
1992
Żywe monokultury lub mieszane hodowle mikroorganizmów, które podane zwierzęciu lub
człowiekowi korzystnie wpływają na gospodarza poprzez poprawę właściwości mikroflory
jelitowej [11].
1996
Żywe kultury mikroorganizmów lub zawierające je produkty żywnościowe, które korzystnie
wpływają na zdrowie i stan odżywienia gospodarza [24].
1996
Żywe mikroorganizmy, których spożycie w odpowiednich ilościach przynosi korzyści zdro-
wotne przekraczające ich podstawowe funkcje odżywcze [28].
1999
Dodatek do diety będący mikroorganizmem, który korzystnie wpływa na przemiany fizjolo-
giczne gospodarza poprzez modulowanie odporności śluzówkowej i ogólnej, jak również po-
przez poprawę równowagi żywieniowej i mikrobiologicznej w przewodzie pokarmowym [16].
2001
Preparaty lub produkty zawierające wystarczającą liczbę żywych, ściśle zdefiniowanych drob-
noustrojów, które wpływają (poprzez implantację lub kolonizację) na mikroflorę określonego
obszaru organizmu gospodarza i dzięki temu wywierają korzystny efekt zdrowotny [25, 29].
2002
Żywe mikroorganizmy, które podawane w odpowiednich ilościach wywierają korzystne skutki
zdrowotne [6].
Żywe mikroorganizmy, które konsumowane przez ludzi lub zwierzęta wywierają korzystny
efekt na zdrowie poprzez ilościowy i jakościowy wpływ na mikroflorę jelitową i/lub modyfi-
kację układu immunologicznego [8, 33].
Źródło: / Source: opracowanie własne / the authors’ own study.
mleczny podawano początkowo w niewielkich ilościach dobowych (20 - 150 cm
3
l
w dawkach podzielonych), uzyskując niewielką poprawę, wyrażającą się ustąpieniem
objawów jelitowych przy dodatnich jeszcze wynikach posiewów. W drugiej połowie
1972 r. zwiększono ilość mleka acidofilnego do 60 - 600 cm
3
, podawanych w 2 - 3
dawkach dziennych. W okresie stosowania kultury bakteryjnej (fermentowanego mle-
ka) dzieciom nie podawano żadnych środków przeciwbakteryjnych. Wykonywane
systematycznie posiewy najczęściej już po 2 - 3 tygodniach były ujemne. Pod koniec
1972 r. u wszystkich dzieci w Zakładzie, jak również u personelu posiewy były ujem-
ne. Na szczególne podkreślenie zasługuje fakt obserwowanych zmian w stanie zdro-
2004
[ Pobierz całość w formacie PDF ]