Abstrakt

Wpływ Lactobacillus i Bifidobacterium na zdrowie człowieka jest badany już od wielu lat. Liczne badania in vivo i in vitro potwierdziły korzystne działanie wybranych LAB (bakterii kwasu mlekowego) w leczeniu i zapobieganiu zakażeń rotawirusowych, biegunek poantybiotykowych, zapaleń jelit i innych zaburzeń układu trawiennego. Probiotyki wspierają działanie mikroflory jelitowej i wykazują korzystne immunomodulacyjne działanie na organizm gospodarza. Należy jednak pamiętać, że stosunkowo nieszkodliwe LAB mogą być również przyczyną zakażeń oportunistycznych. Ze względu na duże spożycie preparatów probiotycznych, zawierających żywe kultury bakterii [nawet 20 x 1012 dawek rocznie] jest niezbędne monitorowanie bezpieczeństwa ich stosowania. Przypadki niekorzystnego wpływu bakterii kwasu mlekowego są niezwykle rzadkie. W ciągu ostatnich lat zakażenia wywołane przez bakterie z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium stanowiły 0,05-0,4% przypadków zapalenia wsierdzia oraz bakteriemii. Według danych z 2005 r. zebranych przez J.P. Cannota zakażeń wywołanych przez bakterie z rodzaju Lactobacillus 1,7% było związanych bezpośrednio z intensywnym spożywaniem produktów probiotycznych przez chorych. Ze względu na brak u większości zakażonych dokładnego opisu nawyków żywieniowych nie należy definitywnie wykluczyć ewentualnego wpływu probiotyków na rozwój infekcji. W pracy opisano przypadki chorób wywołanych działaniem bakterii kwasu mlekowego, potencjalny mechanizm niekorzystnego działania bakterii oraz możliwe zagrożenia związane ze stosowaniem preparatów probiotyczych przez ciężko i przewlekle chorych.

Wstęp

Dobroczynny wpływ fermentowanego mleka na zdrowie człowieka był znany jeszcze przed poznaniem bakterii. W perskiej wersji Starego Testamentu napisano: „Abraham zawdzięczał swoją długowieczność spożywaniu kwaśnego mleka”. Wzmianki dotyczące korzystnych skutków spożywania fermentowanych produktów mlecznych zauważył i opisał w 76 r. p.n.e. rzymski historyk Pliniusz, który polecał ich podawanie chorym na zapalenie żołądka i jelit [38].

Wraz z początkiem odkryć mikrobiologicznych szczególną uwagę zwrócono na właściwości bakterii jako czynników wpływających na zdrowie i życie człowieka oraz odpowiedzialnych za powstawanie wielu chorób. Ponad 100 lat temu Ilja Miecznikow swoim spostrzeżeniem dotyczącym szczepów bakteryjnych odpowiedzialnych za proces fermentacji zapoczątkował dyskusję na temat właściwości bakterii kwasu mlekowego (lactic acid bacteria, LAB) oraz ich wpływu na organizm człowieka. Ten laureat Nagrody Nobla ogłosił, że bakterie nie mają wyłącznie niekorzystnego działania na organizm gospodarza, ale są istotnym czynnikiem umożliwiającym prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Wnioski dotyczące dobroczynnego oddziaływania określonych szczepów bakteryjnych wyciągnął na podstawie obserwacji mieszkańców Kaukazu. Ich długowieczność powiązał ze spożywaniem znacznych ilości bogatego w bakterie kwasu mlekowego fermentowanego mleka. Opierając się na tych spostrzeżeniach, jako pierwszy zalecał spożywanie żywych kultur bakteryjnych, w jego przekonaniu zapobiegających „rozkładowi” organizmu. W  tym samym czasie obecność niewielkiej liczby charakterystycznych Y-kształtnych bakterii w stolcu dzieci cierpiących na biegunkę zaobserwował francuski pediatra Henry Tissier. Odkrycie, że w stolcu dzieci zdrowych jest zdecydowanie więcej „rozwidlonych” (bifid) bakterii pozwoliło mu wysunąć hipotezę o dodatnim wpływie obserwowanych pałeczek na zdrowie pacjentów. Zasugerował również możliwą suplementację szczepami bifidobakterii w celu zapobiegania i leczenia biegunek wywoływanych przez „gnilne” bakterie chorobotwórcze. Prowadzone przez Tissiera badania niemowląt karmionych piersią wykazały ilościową przewagę bifidobakterii w ich florze jelitowej [21,23,38].

Prace Miecznikowa i Tissiera, mimo że częściowo oparte na luźnych spostrzeżeniach, były pierwszymi, które w sposób naukowy przedstawiły możliwość zastosowania bakterii w celu poprawy zdrowia człowieka. I chociaż dzisiaj wiemy, że teorie dotyczące długowieczności Kaukazów nie były do końca prawdziwe, dobroczynny wpływ badanych przez Miecznikowa bakterii na nasz organizm został potwierdzony przez innych uczonych, a spożywanie produktów zawierających bakterie LAB jest dzisiaj jednym z elementów utrzymywania przez człowieka wewnętrznej homeostazy organizmu [23,37].

Definicja probiotyków

Słowo probiotyk wywodzi się z greckiego pro bios i oznacza dla życia, jednak sama definicja probiotyku na przestrzeni lat ulegała wielokrotnym modyfikacjom. Dopiero prawie 40 lat po odkryciu Miecznikowa pojęcie probiotyku zastosowano po raz pierwszy w  odniesieniu do substancji wytwarzanych przez mikroorganizmy, które wspierają wzrost innych mikroorganizmów. Definicja stworzona przez Lilly i Stillwella w 1965 r. nie spotkała się z powszechną akceptacją środowiska naukowego i już w  1971 r. została uzupełniona przez Spertiego, który probiotykami nazwał ekstrakty tkankowe stymulujące wzrost bakterii. W 1974 r. Parker po raz pierwszy użył definicji probiotyku w sensie używanym do dnia dzisiejszego [15,38]. Zgodnie z nazewnictwem przyjętym w 1989 r. przez Fullera probiotykami nazywa się żywe mikroorganizmy wykazujące dobroczynny wpływ na zdrowie gospodarza przez utrzymywanie równowagi jego mikroflory. W 2002 r. FAO/WHO zdefiniowała probiotyki jako mikroorganizmy, które podawane w odpowiednich dawkach przynoszą korzyść organizmowi gospodarza [23]. Funkcję probiotyków pełnić może wiele mikroorganizmów, do których zaliczyć należy drożdże Saccharomyces boulardii wyizolowane po raz pierwszy przez McFarlanda w 1993 r. z owoców liczi w Indonezji. Najczęściej jednak za probiotyki uważa się bakterie kwasu mlekowego, które znalazły szerokie zastosowanie w leczeniu pacjentów oraz zapobieganiu chorób związanych nie tylko z  układem pokarmowym człowieka [34]. Należy jednak pamiętać, że dobroczynne właściwości LAB są cechą indywidualną wybranych szczepów bakteryjnych, a  samo zakwalifikowanie szczepu jako probiotyku jest poprzedzone wnikliwą analizą jego mikrobiologicznych i biochemicznych właściwości [23].

Do bakterii kwasu mlekowego zalicza się Gram-dodatnie ziarniaki oraz pałeczki z rodzajów Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Tetragenococcus, Vagococcus, Weisella oraz zaliczone do LAB ze względu na wytwarzanie kwasu mlekowego i podobne środowisko występowania rodzaj Bifidobacterium [40]. Spośród nich tylko wybrane szczepy bakterii należących do rodzaju Lactobacillus oraz Bifidobacterium wywołują w organizmie człowieka jednakowo nasiloną poprawę zdrowia i znalazły zastosowanie jako probiotyki [38,41].

Powszechnie znane jest skuteczne działanie probiotyków w zapobieganiu i zwalczaniu infekcji zarówno jelita cienkiego, jak i grubego polegające nie tylko na utrzymaniu stanu eubiozy organizmu, ale również modulacji układu immunologicznego. Badania kliniczne wykazały korzystny wpływ probiotycznych szczepów bakterii na zwalczanie: infekcji rotawirusowych, biegunek poantybiotykowych, zespołu jelita drażliwego, zapalenia jelita, atopii czy chronicznego zapalenia zatok [19].

Kryteria przynależności szczepów bakteryjnych do probiotyków

Początkowo w procesie określania przydatności szczepów bakteryjnych jako probiotyki przyjęto dwa zasadnicze kryteria: bezpieczeństwo działania szczepu na organizm gospodarza oraz zdolność kolonizacji układu pokarmowego przez bakterie. Podstawowymi kryteriami stały się takie wykładniki, jak: przeżywalność bakterii w warunkach niskiego pH, w obecności kwasu żołądkowego i enzymów proteolitycznych. W związku ze zwiększającym się zainteresowaniem probiotykami w 2001 r. grupa robocza FAO/WHA zwróciła uwagę na potrzebę stworzenia ujednoliconej procedury warunkującej uzyskanie przez bakterie statusu probiotyku. W  wyniku współpracy grupy ekspertów powstał raport uwzględniający szczegółowe kryteria i metodologię oceny przydatności szczepów bakteryjnych. W  2002 r. ta sama grupa, opierając się na wcześniejszych ustaleniach, określiła także schemat dopuszczający probiotyk do masowej konsumpcji w postaci dodatków do żywności [18]

Układ odpornościowy związany z jelitem (GALT)

Prawie 50% obecnych w ludzkim organizmie limfocytów to komórki układu immunologicznego związanego z błonami śluzowymi (mucosa-associated lymphoid tissue, MALT) [7,17]. Składowymi układu MALT są grudki limfatyczne skupione, grudki limfatyczne samotne oraz pojedyncze komórki układu immunologicznego rozproszone w błonach śluzowych całego organizmu. Ze względu na umiejscowienie w organizmie MALT przyporządkowano do narządu lub układu, w którym występuje i podzielono na: układ immunologiczny związany z jelitem (gut -associated lymphoid tissue, GALT), skupiska tkanki limfatycznej w drogach oddechowych (bronchus-associated lymphoid tissue, BALT) oraz nosa i gardła (nasopharynx-associated lymphoid tissue, NALT). W ostatnich latach wyszczególniono i włączono do MALT dodatkowo układ immunologiczny związany z: przewodami łzowymi (lacrimal duct-associated lymphoid tissue, LDALT), spojówkami (conjunctiva-associated lymphoid tissue, CALT), krtanią (larynx-associated lymphoid tissue, LALT) i przewodami ślinowymi (salivary duct-associated lymphoid tissue, SDALT) [5,7,17].

Pod względem funkcji w układzie MALT można wyróżnić:

• część indukcyjną – zorganizowane limfatyczne grudki chłonne oraz miejscowe węzły chłonne – miejsce aktywacji dziewiczych limfocytów T i  B przez antygeny pobrane z powierzchni błon śluzowych;

• część efektorową – śródbłonek i  blaszka właściwa, w której rozproszone limfocyty pełnią funkcje efektorowe [5,7,11,17].

Ciągły kontakt z antygenami pochodzenia zewnętrznego i wewnętrznego błon śluzowych jelita powoduje, że układ immunologiczny związany z jelitem wykazuje cechy najsilniejszej aktywacji immunologicznej wśród tkanek układu MALT [16,24]. W GALT znajduje się najliczniejsza populacja plazmocytów [24]. Większość wydzielanych w jelicie IgA jest wytwarzanych przez limfocyty B o fenotypie CD220+ /IgM+ blaszki właściwej śluzówki w wyniku grasiczoniezależnej indukcji (limfocyty B1) [10]. Czynniki patogenne pochodzenia egzogennego po wniknięciu do przewodu pokarmowego napotykają na swojej drodze wiele barier ochronnych umożliwiających obronę organizmu przed ich niekorzystnym działaniem. Mechanizmy te obejmują zarówno bariery nieswoiste, indukowane przez komórki błon śluzowych przewodu pokarmowego, jak również aktywację mechanizmów odporności adaptacyjnej GALT. Ponieważ znaczna część antygenów, które dostają się do przewodu pokarmowego człowieka i wchodzą w interakcje z GALT, to antygeny zawarte w treści pokarmowej, najważniejszymi zjawiskami charakterystycznymi dla układu odpornościowego błon śluzowych jest wyciszanie odpowiedzi immunologicznej. W zależności od natury i dawki antygenu transportowanego ze światła jelita do śluzówkowego układu immunologicznego następuje aktywacja odpowiedzi lub indukcja tolerancji immunologicznej [10,24,43].

Miejscem aktywacji odpowiedzi immunologicznej w przewodzie pokarmowym są struktury limfatyczne w postaci: grudek limfatycznych samotnych (isolated lymphoid follicle, ILF) oraz kępek Peyera (Peyer’s patches, PP). Charakterystycznymi dla jelita cienkiego i  grubego skupiskami limfatycznymi są również tzw. kryptokępki (cryptopatches, CP) prawdopodobnie odpowiedzialne za rozwój prekursorów limfocytów T w kryptach jelita [17]. Ze względu na znaczną sterylność środowiska w żołądku oraz górnym odcinku jelita cienkiego grudki limfatyczne występują rzadko. Ich liczebność znacznie wzrasta w jelicie krętym, gdzie tworzą widoczne gołym okiem skupiska, tzw. kępki Peyera [24]. Kępki Peyera zawierają 5-200 skupionych grudek limfatycznych i są głównym źródłem śluzówkowych IgA (sIgA+ ) limfocytów B [5]. Obecność dużej liczby grudek limfatycznych samotnych oraz okrywającego je charakterystycznego nabłonka obserwuje się również w jelicie grubym: w jelicie ślepym, wyrostku robaczkowym i odbytnicy [24].

Grudki limfatyczne to skupisko niedojrzałych limfocytów B oraz przylegających do nich limfocytów T w częściach międzygrudkowych. Od strony światła jelita grudki są okryte tzw. kopułą stanowiącą warstwę limfocytów T, B i pęcherzykowych komórek dendrytycznych (follicular dendritic cell, FDC) oraz przykryte charakterystycznym nabłonkiem, określanym jako nabłonek towarzyszący grudkom (follicle-associated epithelium, FAE). Najważniejszym zadaniem FAE jest wyłapywanie ze światła jelita antygenów i ich transport do miejsca ich przetworzenia i prezentacji przez profesjonalne komórki prezentujące antygen (antigen-presenting cells, APC). Warstwa FAE okrywająca pojedynczą grudkę limfatyczną powstaje w wyniku migracji komórek nabłonkowych jelita z  minimum 12 okalających grudkę krypt, w kierunku kopuły [24]. Pod względem budowy i funkcji FAE znacznie różni się od pozostałego nabłonka przewodu pokarmowego. FAE nie ma albo ma znacznie mniej komórek kubkowych (odpowiedzialnych za wytwarzanie śluzu) oraz komórek endokrynnych występujących powszechnie w  nabłonku kosmkowym. Enterocyty należące do FAE cechuje pewnego rodzaju upośledzenie funkcji, charakteryzujące się zmniejszonym stężeniem hydrolaz oraz brakiem błonowych receptorów dla immunoglobulin. Cechy te umożliwiają jednak skuteczniejszy kontakt potencjalnych patogenów z powierzchnią komórek nabłonkowych, a tym samym ich rozpoznanie i internalizację. Podstawową cechą FAE jest jednak obecność w jej strukturach komórek M odpowiedzialnych bezpośrednio za transport antygenów ze światła jelita do grudki limfatycznej, gdzie są wychwytywane przez niedojrzałe komórki dendrytyczne. Proces ten odbywa się przez transcytozę antygenu i jest ułatwiony dzięki obecności na błonie komórkowej reagującego ze strukturami bakteryjnymi glikokaliksu [10,17,24]. W pofałdowaniach błony podstawnej komórek M są umiejscowione limfocyty, makrofagi oraz neutrofile [11].

Transport antygenu przez nabłonek może się również odbywać z bezpośrednim udziałem śródnabłonkowych komórek dendrytycznych, których wypustki wysuwają się do światła jelita między enterocytami bez szkody dla połączeń międzykomórkowych i w ten sposób pozyskują antygeny ze światła jelita [16]. Komórki migrują następnie do miejscowych grudek limfatycznych lub węzłów chłonnych, gdzie prezentują antygeny limfocytom antygenowo dziewiczym. Mogą również migrować do blaszki właściwej śluzówki (lamina propria) i prezentować natywne antygeny miejscowym, antygenowo dziewiczym limfocytom B. W ten sposób komórki dendrytyczne uczestniczą w syntezie IgA w wyniku grasiczoniezależnej indukcji [10,17]. W prezentacji antygenów śródnabłonkowym limfocytom T (intraepithelial lymphocytes, IEL) uczestniczą również enterocyty. Są one zdolne do endocytozy antygenów i po ich wewnątrzkomórkowej obróbce prezentacji w kontekście konwencjonalnych oraz niekonwencjonalnych cząsteczek MHC klasy I i II [10 17].

Udziałlimfocytóww odpowiedzi immunologicznej w obrębie GA

Po aktywacji we wtórnych narządach limfatycznych limfocyty migrują naczyniami krwionośnymi do śródbłonka i blaszki właściwej jelita, gdzie pełnią funkcje efektorowe [5]. Różnicowanie sIgA+ limfocytów B odbywa się już w czasie ich wędrówki do błony śluzowej przewodu pokarmowego. Większość komórek (90%) w blaszce właściwej jelit to limfocyty B wykazujące ekspresję błonową IgA, gdzie udział procentowy tych komórek w kępkach Peyera wynosi zaledwie 2%, a w krezkowych węzłach chłonnych 50% [5]. Znaczny odsetek limfocytów jamy otrzewnej i  blaszki właściwej stanowią limfocyty B1. Krążą między jamą otrzewnej a błoną śluzową z pominięciem krwi i wytwarzają przeciwciała klasy IgM oraz IgA niezależnie od limfocytów T [17].

Śródnabłonkowe limfocyty T układu GALT stanowią heterogenną populację o  fenotypie komórek CD8+ i CD4+ . W górnym odcinku jelita przeważają limfocyty T pomocnicze, w dolnym limfocyty T cytotoksyczne (zarówno T αβ, jak i Tγδ) [10]. Mimo że większość limfocytów T w jelicie ma fenotyp komórek aktywowanych lub komórek pamięci immunologicznej, w badaniach in vitro śluzówkowe limfocyty T CD4+ wykazują ograniczoną zdolność do proliferacji po stymulacji indukowanymi antygenami APC. Dzięki temu mogą aktywnie uczestniczyć w indukowanych antygenami pokarmowymi oraz bakteriami mikroflory jelitowej zjawiskach tolerancji pokarmowej [10,16]. Dokładny mechanizm tego procesu w  błonie śluzowej nie jest wyjaśniony i  może być spowodowany anergią, delecją klonalną limfocytów, a także aktywnym udziałem limfocytów T o właściwościach regulatorowych [10,43]. Duże dawki antygenu prowadzą do delecji klonalnej lub anergii, a małe indukują mechanizm aktywnej supresji regulowany przez limfocyty Th2 oraz Th3 [17]. W śluzówce zidentyfikowano również populację komórek Treg o fenotypie CD4+ /CD25+ , która odgrywa istotną rolę w  indukcji oraz utrzymywaniu miejscowej tolerancji przez wytwarzanie TGF-β i IL-10 oraz receptorowo z udziałem cząsteczek CTLA-4 [16].

Mikroflora przewodu pokarmowego

Przewód pokarmowy człowieka to rozbudowany ekosystem ścisłych powiązań między endogenną florą bakteryjną a  komórkami wyściełającymi ściany jego przewodu pokarmowego [39]. Współdziałanie fizycznych i chemicznych barier indukowanych przez komórki epitelialne oraz mechanizmów stymulowanych przez rezydujące w środowisku bakterie ma przede wszystkim utrzymać wewnętrzną homeostazę przewodu pokarmowego, a w przypadku ataku potencjalnego patogenu eliminować go z organizmu.

W  chwili narodzin dziecka układ pokarmowy jest jałowy, a więc bezbronny w walce z potencjalnymi patogenami. Do pierwotnego zasiedlenia jelita przez bakterie komensalne dochodzi podczas porodu [39]. W czasie przechodzenia dziecka przez kanał rodny bakterie matczyne zasiedlające tę strefę kolonizują przewód pokarmowy dziecka. Już w  ciągu kilku minut po porodzie wykazano obecność bakterii pochodzenia matczynego w żołądku i ustach noworodków [12]. Pierwszymi bakteriami wchodzącymi w  skład mikroflory jelitowej noworodka są: enterobakterie, paciorkowce, ziarniaki i gronkowce. W większości przypadków nie stwierdza się jednocześnie obecności: bifidobakterii, Lactobacillus i Bacteroides spp. W ciągu następnych kilku dni po porodzie pod wpływem różnorodnych czynników zewnętrznych i  wewnętrznych, wśród których decydujące znaczenie odgrywa dieta noworodka, następuje intensywny rozwój mikroflory dziecka. Bakterie z rodzaju Bifidobacterium u  noworodków karmionych piersią pojawiają się już 4 dnia i w krótkim czasie, wspomagane przez składniki pokarmowe dostarczane zarówno w  pokarmie naturalnym, jak i  sztucznym uzyskują liczebną przewagę nad enterobakteriami w przewodzie pokarmowym. Dominacja bakterii z rodzaju Bifidobacterium jest wynikiem selektywnego wspierania ich wzrostu przez prebiotyki w postaci oligosacharydów dostarczanych noworodkowi z pokarmem naturalnym [3,12]. Przewaga bifidobakterii jako dominującej bakterii przewodu pokarmowego niemowlaka zmniejsza się ostatecznie w 3 miesiącu życia dziecka [12].

Przewód pokarmowy dorosłego, zdrowego człowieka jest zasiedlony przez 400 różnych gatunków mikroorganizmów zajmujących 200-400 m2 powierzchni nabłonka jelitowego [20]. Ta heterogenność flory jelitowej (mikrobioty) jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania przewodu pokarmowego, a udział procentowy i jakościowy bakterii w poszczególnych fragmentach układu pokarmowego znacznie się różni [17]. Do gatunków z  rodzaju Lactobacillus dominujących w błonie śluzowej przewodu pokarmowego człowieka należą: L. plantarum, L. rhamnosus oraz L. paracasei ssp. paracasei izolowanych od odpowiednio: 52, 26 i  17% zdrowych ochotników [1]. Swoiste środowisko żołądka umożliwia bytowanie niewielkiej liczbie bakterii w przeciwieństwie do zasiedlonego przez około 400 rodzajów bakterii jelita. Mikrobiota przewodu pokarmowego zasiedlać może następujące elementy jelita:

• światło jelita,

• śluz wydzielany przez komórki nabłonkowe,

• przestrzenie krypt,

• inne komórki nabłonka jelita.

Niektóre z  nich są zdolne do adhezji, a  niektóre nie wykazują takiej zdolności. Działanie prawidłowej mikroflory jelitowej opiera się na modulowaniu zjawisk immunologicznych, takich jak:

• wzmaganie odpowiedzi humoralnej,

• aktywowanie mechanizmów nieswoistych odpowiedzi immunologicznej,

• modulacja odpowiedzi immunologicznej na potencjalne patogeny,

•wyciszanie reakcji nadwrażliwości [12,13,14,27].

Przypadki niekorzystnego wpływu Lactobacillus – czy probiotyki są bezpieczne?

Ze względu na sięgającą nawet 20 bilionów dawek konsumpcję preparatów probiotycznych w ciągu roku niezwykle istotne jest monitorowanie bezpieczeństwa stosowanych preparatów [33]. Ponieważ probiotyczne szczepy Lactobacillus oraz Bifidobacterium są powszechnymi przedstawicielami komensalnej mikroflory człowieka, a bakterie kwasu mlekowego są od bardzo dawna spożywane, stosowanie probiotyków teoretycznie nie powinno wywoływać niekorzystnych skutków [9]. Ze względu na bezpieczeństwo stosowania Lactobacillus oraz bifidobakterie zostały zakwalifikowane przez niemieckie Stowarzyszenie Przemysłu Chemicznego (Berufsgenossenschaft der Chemischen Industrie) jako niewykazujące ryzyka dla zdrowia (1 grupę ryzyka). Jedynie Lactobacillus rhamnosus oraz Bifidobacterium dentium zakwalifikowano do 2 grupy ryzyka, jako bakterie stanowiące małe ryzyko dla zdrowia człowieka [9].

Przypadki niekorzystnego wpływu bakterii kwasu mlekowego są niezwykle rzadkie. Na przestrzeni ostatnich lat infekcje wywołane przez bakterie z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium stanowiły 0,05-0,4% przypadków zapalenia wsierdzia oraz bakteriemii [4]. W większości przypadków infekcje były wywołane przez endogenne szczepy mikroflory jelitowej gospodarza lub szczepy zasiedlające jego jamę ustną. Znane są przypadki zapalenia wsierdzia po zabiegach dentystycznych, a także zapalenia otrzewnej u osób dializowanych [30]. Potencjalną przyczyną lactobacillemii są również bakterie zasiedlające żeńskie drogi płciowe [35]. W kilku opisanych przypadkach jako przyczynę podano szczepy bakteryjne zawarte w preparatach probiotycznych [9,28]. Według danych z 2005 r. zebranych przez J.P. Cannota z zakażeń wywołanych przez bakterie z rodzaju Lactobacillus 1,7% było związanych bezpośrednio z intensywnym spożywaniem produktów probiotycznych przez chorych [6]. Ze względu na brak u większości zakażonych dokładnego opisu nawyków żywieniowych nie należy definitywnie wykluczyć ewentualnego wpływu probiotyków na rozwój infekcji [9].

Bakteriemia

Ryzyko niekorzystnego wpływu bakterii kwasu mlekowego, według uzyskanych danych literaturowych, nie odbiega od ryzyka wystąpienia zakażeń bakteryjnych wywołanych przez bakterie komensalne [25]. Zaledwie 0,1-0,2% przypadków bakteriemii stanowią zakażenia bakteriami lactobacilli w  porównaniu do 38% wywołanych działaniem bakterii Gram-ujemnych, 33% koagulazonegatywnymi szczepami Staphylococcus, 16% – Staphylococcus aureus, 7% – streptokokami, 5-15% – enterokokami. Analiza 129 przypadków lactobacillemii wykazała, że najczęściej izolowanym gatunkiem były L. rhamnosus oraz L. casei [6]. Bakteriemie wywołane przez Bifidobacterium występują bardzo rzadko [35].

Dane National Public Health Institute w Finlandii z lat 1995-2000 wskazują, że ponad połowa (54%) bakteriemii wywołanych przez Lactobacillus spp. zostały wywołane przez Lactobacillus rhamnosus, 19% – Lactobacillus fermentum, 15% – Lactobacillus casei [36]. Również w badaniach Muszyńskiego i wsp. prowadzonych wśród nieletnich pacjentów oddziału IOM i Onkologii Klinicznego Szpitala Pediatrycznego w Poznaniu jako najczęstszą przyczynę zakażeń wywołanych przez Lactobacillus spp. wymieniono bakteriemie u chorych z cewnikami naczyniowymi wywoływane przez L. rhamnosus oraz L. para paracasei [30].

Większość opisanych przypadków bakteriemii wywoływanych przez Lactobacillus jest związanych z występowaniem u badanych pacjentów przewlekłych, ciężkich chorób (np. zakażenia wirusowe, cukrzyca, choroby nowotworowe) lub przeszczepami narządów (zwłaszcza transplantacją śledziony), których bezpośrednim lub ubocznym następstwem jest obniżenie mechanizmów odporności immunologicznej. Infekcję bakteryjną wywołaną przez pałeczki kwasu mlekowego należy w takich przypadkach traktować jako symptom ciężkiej, przewlekłej, a często śmiertelnej choroby pacjenta [30]. Oprócz wpływu choroby jedną z przyczyn może być także zastosowanie inwazyjnego i wyniszczającego sposobu jej leczenia, np.: chemioterapii lub radioterapii, które powodują znaczny spadek neutrofilów – poniżej 1000/mm3 [30]. Według udokumentowanych źródeł nawet 70% pacjentów z bakteriemią indukowaną szczepami LAB umiera w ciągu roku od ujawnienia się infekcji. Przyczyny należałoby jednak upatrywać nie w rozwoju samej infekcji bakteryjnej, ale przede wszystkim traktować to jako następstwo przewlekłej choroby pacjenta [4,6,22,25]. Bakteriemie wywołane przez bakterie z rodzaju Lactobacillus łaczą się zazwyczaj z infekcjami oportunistycznymi [6,31].

Finlandia jest jedynym krajem, gdzie wykonuje się szczegółową analizę i porównanie izolowanych podczas bakteriemii szczepów LAB ze szczepami probiotycznymi dostępnymi na rynku. Wśród 89 przypadków lactobacillemii zarejestrowanych od 1990 r. przez National Public Heath Institute (NPHI) w 11 przypadkach wyizolowany szczep L. rhamnosus był genetycznie nie do odróżnienia od L. rhamnosus GG dostępnego na rynku i z dużym prawdopodobieństwem pochodził z preparatu probiotycznego [35]. Opisano również przypadek powiązanej ze spożywaniem preparatu probiotycznego zawierającego L. acidophilus bakteriemii u  pacjenta z AIDS i chłoniakiem Hodgkina [26]. Zaobserwowano również przypadki fungemii wywołanych przez probiotyczne drożdże Sacharomyces boulardii [25].

Przypadki zapaleń wsierdzia

Mikroflora jamy ustnej człowieka składa się z ponad 100 gatunków bakterii, wśród których powszechnie występują również bakterie Lactobacillus spp. W wyniku ingerencji chirurgicznej w obrębie jamy ustnej, do której należy również zaliczyć wszelkie zabiegi dentystyczne, bakterie zasiedlające to środowisko mogą przenikać do krążenia i wywoływać przejściową bakteriemię. Uzyskane wyniki wskazują, że bakteriemie wywołane zabiegami dentystycznymi są istotną przyczyną zakażeń wsierdzia. W ponad 80% przypadków bezpośrednią przyczyną są bakterie z rodzaju Streptococcus, Staphylococcus oraz inne Gram-ujemne szczepy. Lactobacillus spp. są odpowiedzialne zaledwie za 0,05-0,4%, przy czym w 83% przypadków wrotami zakażenia była operacja dentystyczna, a w 42% zator systemowy. W większości przypadków (83%) indukowanych szczepami Lactobacillus zapaleń wsierdzia u pacjenta występowała dodatkowo przewlekła choroba serca [35].

W jednym z opisanych przypadków zasugerowano, że przyczyną zapalenia wsierdzia były bakterie L. rhamnosus zawarte w preparacie probiotycznym. Identyfikacja szczepu była jednak oparta wyłącznie na standardowej analizie fenotypowej bakterii oraz pirolitycznej spektrometrii masowej, co uniemożliwiło dokładną identyfikację szczepu bakteryjnego, a tym samym określenie jego pochodzenia. Dlatego udział probiotycznego szczepu L. rhamnosus w indukcji zapalenia u tego pacjenta nie został ostatecznie potwierdzony [35].

Zapalenie płuc

Odnotowano przypadki zapalenia płuc u chorych z AIDS, po transplantacji płuc oraz po transplantacji wątroby spowodowanego działaniem szczepów Lactobacillus [42]. W żadnym z nich nie jest jednak pewne czy źródłem izolatów bakteryjnych były preparaty probiotyczne stosowane przez pacjentów. Opisano również przypadek zapalenia płuc związanego z  działaniem wentylatora u krytycznie chorego pacjenta urazowego, którego przyczyną były bakterie Lactobacillus [42].

Ropnie wątroby i pozostałe przypadkizakażeń związanych zL

Bakterie z rodzaju Lactobacillus oraz Bifidobacterium biorą udział w powstawaniu próchnicy zębów, zapalenia ucha (Bifidobacterium), infekcji dróg moczowych, zapalenia błony śluzowej macicy, zapalenia opon mózgowych, zapalenia otrzewnej (Bifidobacterium) oraz ropni śledziony, wątroby, dróg rodnych i ropni wewnątrzbrzusznych [35]. U kilku pacjentów z ropniem wątroby z płynnej treści ropnia wyizolowano szczepy Lactobacillus, m.in. L. acidophillus [6]. Zawsze jednak obecność ropnia była związana z inną chorobą (np. chorobą Leśniowskiego-Crohna), a ropniowi towarzyszyły inne poważne symptomy, tj. posocznica oraz wysięk w opłucnej [8].

W jednym z przypadków, u 74-letniej pacjentki, przyczyną ropnia był szczep L. rhamnosus, który w badaniach mikrobiologicznych wykazał zgodność z L. rhamnosus szczep GG stosowanym w produktach mlecznych w Finlandii od 1990 r. Pacjentka przyznała się do spożywania produktów mlecznych zawierających L. rhamnosus GG w ilości 0,5 l na dzień bezpośrednio 4 miesiące przed wystąpieniem objawów choroby. Przypadek ten zwraca uwagę na bezpieczeństwo produktów probiotycznych, zwłaszcza że jedynymi chorobami towarzyszącymi w tym przypadku było nadciśnienie tętnicze oraz cukrzyca [32].

Mechanizm niekorzystnego działania bakterii

Dokładny mechanizm niekorzystnego działania bezpiecznych, w większości przypadków, bakterii LAB jest mało znany. Badając przyczyny tego zjawiska, zwrócono uwagę na większą zdolność do adhezji szczepów LAB izolowanych z krwi pacjentów w czasie bakteriemii. Uzyskane wyniki sugerują, że zwiększone zdolności przylegania do komórek śluzówkowych mogą predysponować wybrane szczepy LAB nie tylko do kolonizacji układu pokarmowego, ale także do przenikania z jelita do układu krwionośnego człowieka. Osłabiona integralność błony śluzowej żołądka w przebiegu wielu przewlekłych chorób lub w czasie inwazyjnej terapii może ułatwiać przenikanie bakterii z układu pokarmowego, w którym bytują, w kierunku krwiobiegu, wywołując bakteriemię [4,25]. Badania wykazały zdolność laktobacilli (L. rhamnosus oraz L. paracasei) izolowanych od pacjentów z zapaleniem wsierdzia do agregacji płytek krwi, wiązania fibronektyny oraz kolagenu. Po wniknięciu do krwiobiegu bakterie te mogą wytwarzać enzymy wywołujące rozpad ludzkich glikoprotein oraz indukować powstawanie skrzepu [6]. Badania przeprowadzone na modelu zwierzęcym wykazały obecność podawanych tydzień wcześniej per os szczepów Bifidobacterium longum w węzłach chłonnych krezkowych, wątrobie oraz nerkach. Przemieszczenie szczepu B. longum nie wywoływało jednak niekorzystnych działań w postaci zapalenia, wręcz przeciwnie, uszczelniało barierę jelitową oraz zapobiegało rozprzestrzenianiu się innych potencjalnie patogennych bakterii z jelita do ustroju [9].

Według Philippe R. Marteau probiotyki jako żywe mikroorganizmy teoretycznie mogą być odpowiedzialne za cztery rodzaje niepożądanych działań: zakażenia układowe, szkodliwą aktywność metaboliczną, indukcję nadmiernej stymulacji immunologicznej u predysponowanych osób, transfer genów (odpowiedzialny za antybiotykooporność) [29].

Nasilenie objawów ostrego zapalenia trzustki po zastosowaniu preparatów probiotycznych może być związane ze zdolnością tych bakterii do indukowania rozpadu koniugatów tauryny i glicyny z kwasami żółciowymi. Powstałe w ten sposób pochodne kwasów żółciowych mogą wpływać na wytwarzanie cholecystokininy odpowiedzialnej za pogorszenie symptomów choroby [42].

Przeciwwskazania

W 2009 r. Komitet Koordynacyjny Norweskiego Komitetu Naukowego ds. Bezpieczeństwa Żywności (Steering Committee of the Norwegian Scientific Committee for Food Safety) wydał opinię dotyczącą stosowania probiotyków przez poważnie chorych i  hospitalizowanych pacjentów. W tym samym dokumencie zebrano również dostępne informacje dotyczące korzyści oraz potencjalnego ryzyka wynikającego z  suplementacji probiotykami. Mimo licznych dowodów mówiących o korzystnym udziale probiotyków w zwalczaniu wielu chorób, np.: biegunek rotawirusowych, niewiele wiadomo na temat wpływu preparatów zawierających LAB na pacjentów ciężko i przewlekle chorych [42]. Przeprowadzone przez naukowców w Holandii randomizowane badania 289 pacjentów cierpiących na ciężkie ostre zapalenie trzustki (OZT) wskazały, że probiotyki nie łagodziły objawów choroby, a nawet znamiennie zwiększały ryzyko zgonu pacjentów w ciągu 90 dni obserwacji. Uzyskane wyniki wskazują, że probiotyki nie powinny być rutynowo podawane chorym na OZT [2]. Do czasu przeprowadzenia potrzebnych badań wniosek ten powinien dotyczyć wszystkich preparatów probiotycznych, nie tylko kompozycji szczepów Lactobacillus zastosowanych w badaniu. Po zapoznaniu się z literaturą przedmiotu dotyczącą wpływu probiotyków na rozwój i przebieg chorób Komitet Koordynacyjny Norweskiego Komitetu Naukowego ds. Bezpieczeństwa Żywności nie zaleca stosowania probiotyków w grupie krytycznie chorych pacjentów [42].

Mimo braku wytycznych określających ograniczenia konsumpcji preparatów probiotycznych przez pacjentów szpitalnych w Polsce, wydaje się zasadne zwrócenie szczególnej uwagi na możliwość wystąpienia bakteriemii lub innych niekorzystnych skutków spożywania bakterii kwasu mlekowego u pacjentów spełniających wszystkie wymienione kryteria:

• inwazyjna terapia układu pokarmowego lub innych organów,

• chroniczna immunosupresja,

• terapia antybiotykowa (zwłaszcza stosowanie antybiotyków o szerokim zakresie działania) [4,31].

Według niektórych autorów w  grupie szczególnego ryzyka wystąpienia bakteriemii wywołanych pałeczkami Lactobacillus spp. znajdują się chorzy na zespół krótkiego jelita oraz białaczkę [33]. Inne czynniki ryzyka, takie jak: wiek lub ciąża nie zostały potwierdzone [28]. W celu zminimalizowania niebezpieczeństwa u osób z grupy ryzyka należy rozpatrzyć zasadność stosowania preparatów probiotycznych zawierających martwe kultury bakterii [35].

Przypisy

• 1. Ahrné S., Nobaek S., Jeppsson B., Adlerberth I., Wold A.E., MolinG.: The normal Lactobacillus flora of healthy human rectal and oralmucosa. J. Appl. Microbiol., 1998; 85: 88-94
  Google Scholar
• 2. Besselink M.G., van Santvoort H.C., Buskens E., Boermeester M.A.,van Goor H., Timmerman H.M., Nieuwenhuijs V.B., Bollen T.L., vanRamshorst B., Witteman B.J., Rosman C., Ploeg R.J., Brink M.A., SchaapherderA.F., Dejong C.H. i wsp.: Probiotic prophylaxis in predictedsevere acute pancreatitis: a randomised, double-blind, placebo-controlledtrial. Lancet, 2008; 371: 651-659
  Google Scholar
• 3. Boehm G., Fanaro S., Jelinek J., Stahl B., Marini A.: Prebiotic conceptfor infant nutrition. Acta Paediatr., 2003; 92 (Suppl. s441): 64-67
  Google Scholar
• 4. Borriello S.P., Hammes W.P., Holzapfel W., Marteau P., SchrezenmeirJ., Vaara M., Valtonen V.: Safety of probiotics that contain lactobacillior bifidobacteria. Clin. Infect. Dis., 2003; 36: 775-780
  Google Scholar
• 5. Brandtzaeg P., Kiyono H., Pabst R., Russell M.W.: Terminology:nomenclature of mucosa-associated lymphoid tissue. Mucosal. Immunol.,2008; 1: 31-37
  Google Scholar
• 6. Cannon J.P., Lee T.A., Bolanos J.T., Danziger L.H.: Pathogenic relevanceof Lactobacillus: a retrospective review of over 200 cases. Eur.J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2005; 24: 31-40
  Google Scholar
• 7. Cesta M.F.: Normal structure, function, and histology of mucosaassociatedlymphoid tissue. Toxicol. Pathol., 2006; 34: 599-608
  Google Scholar
• 8. Cukovic-Cavka S., Likic R., Francetic I., Rustemovic N., Opacic M.,Vucelic B.: Lactobacillus acidophilus as a cause of liver abscess in a NOD2/CARD15-positive patient with Crohn’s disease. Digestion, 2006; 73: 107-110
  Google Scholar
• 9. de Vrese M., Schrezenmeir J.: Probiotics and non-intestinal infectiousconditions. Br. J. Nutr., 2002; 88 (Suppl. 1): S59-S66
  Google Scholar
• 10. Didierlaurent A., Sirard J.C., Kraehenbuhl J.P., Neutra M.R.: Howthe gut senses its content. Cell. Microbiol., 2002; 4: 61-72
  Google Scholar
• 11. Działo J., Niedźwiedzka-Rystwej P., Mękal A., Deptuła W.: Charakterystykatkanki limfatycznej błon śluzowych przewodu pokarmowegoi układu oddechowego. Alergia Astma Immunol., 2010; 15: 197-202
  Google Scholar
• 12. Fanaro S., Chierici R., Guerrini P., Vigi V.: Intestinal microflora inearly infancy: composition and development. Acta Paediatr. Suppl.,2003; 91: 48-55
  Google Scholar
• 13. Fanning S., Hall L.J., Cronin M., Zomer A., MacSharry J., GouldingD., Motherway M.O., Shanahan F., Nally K., Dougan G., van SinderenD.: Bifidobacterial surface-exopolysaccharide facilitates commensalhostinteraction through immune modulation and pathogen protection.Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2012; 109: 2108-2113
  Google Scholar
• 14. Feehley T., Stefka A., Tripathi P., McCoy K., Mazmanian S., SeoG.Y., Theriault B., Antonopoulos D., Chang E., Nagler C.: Commensalbacteria induce a barrier protective response to prevent sensitizationto food allergens. J. Immunol., 2013; 190: 120.19
  Google Scholar
• 15. Fooks L.J., Gibson G.R.: Probiotics as modulators of the gut flora.Brit. J. Nutr., 2002; 88 (Suppl. 1): S39-S49
  Google Scholar
• 16. Forchielli M.L., Walker W.A.: The role of gut-associated lymphoidtissues and mucosal defence. Brit. J. Nutr., 2005; 93 (Suppl. 1): S41-S48
  Google Scholar
• 17. Górska S., Jarząb A., Gamian A.: Bakterie probiotyczne w  przewodziepokarmowym człowieka jako czynnik stymulujący układodpornościowy. Postępy Hig. Med. Dośw., 2009; 63: 653-667
  Google Scholar
• 18. Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food. Raport ofa Joint FAO/WHO Working Group, London, Ontario, Canada, 2002: 1-11
  Google Scholar
• 19. Hamilton-Miller J.M.: The role of probiotics in the treatmentand prevention of Helicobacter pylori infection. Int. J. Antimicrob.Agents, 2003; 22: 360-366
  Google Scholar
• 20. Hao W.L., Lee Y.K.: Microflora of the gastrointestinal tract: a review.Methods Mol. Biol., 2004; 268: 491-502
  Google Scholar
• 21. Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food includingPowder Milk with Live Lactic Acid Bacteria. Raport of a Joint FAO/WHO Expert Consultation, Córdoba, Argentina 2001; 1-34
  Google Scholar
• 22. Husni R.N., Gordon S.M., Washington J.A., Longworth D.L.: Lactobacillusbacteremia and endocarditis: review of 45 cases. Clin. Infect.Dis., 1997; 25: 1048-1055
  Google Scholar
• 23. Immunity and probiotics Nutrition And Health Collection, JohnLibbey Eurotext, Ed. Danone and Research Centers, Paris 1999
  Google Scholar
• 24. Kraehenbuhl J.P., Neutra M.R.: Epithelial M cells: differentiationand function. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 2000; 16: 301-332
  Google Scholar
• 25. Land M.H., Rouster-Stevens K., Woods C.R., Cannon M.L., CnotaJ., Shetty A.K.: Lactobacillus sepsis associated with probiotic therapy.Pediatrics, 2005; 115: 178-181
  Google Scholar
• 26. Ledoux D., LaBombardi V.J., Karter D.: Lactobacillus acidophilusbacteraemia after use of a probiotic in a patient with AIDS and Hodgkin’sdisease. Int. J. STD AIDS, 2006; 17: 280-282
  Google Scholar
• 27. Macpherson A.J., Gatto D., Sainsbury E., Harriman G.R., HengartnerH., Zinkernagel R.M.: A primitive T cell-independent mechanismof intestinal mucosal IgA responses to commensal bacteria. Science,2000; 288: 2222-2226
  Google Scholar
• 28. Marteau P.: Safety aspects of probiotic products. Scand. J. Nutr.,2001; 45: 22-24
  Google Scholar
• 29. Marteau P.R.: Probiotics in clinical conditions. Clin. Rev. AllergyImmunol., 2002; 22: 255-273
  Google Scholar
• 30. Muszyński Z., Mirska I., Matuska K.: Pałeczki z rodzaju Lactobacillus– czynnik zakażeń oportunistycznych u dzieci. Przegl. Epidemiol.,2007; 61: 79-84
  Google Scholar
• 31. Olano A., Chua J., Schroeder S., Minari A., La Salvia M., Hall G.:Weissella confusa (basonym: Lactobacillus confusus) bacteremia: a casereport. J. Clin. Microbiol., 2001; 39: 1604-1607
  Google Scholar
• 32. Rautio M., Jousimies-Somer H., Kauma H., Pietarinen I., SaxelinM., Tynkkynen S., Koskela M.: Liver abscess due to a Lactobacillusrhamnosus strain indistinguishable from L. rhamnosus strain GG. Clin.Infect. Dis., 1999; 28: 1159-1160
  Google Scholar
• 33. Reid G., Hammond J.A.: Probiotics. Some evidence of their effectiveness.Can. Fam. Physician, 2005; 51: 1487-1493
  Google Scholar
• 34. Rolfe R.D.: The role of probiotic cultures in the control of gastrointestinalhealth. J. Nutr., 2000; 130 (Suppl. 2S): 396S-402S
  Google Scholar
• 35. Saarela M., Mättö J., Mattila-Sandholm T.: Safety aspects ofLactobacillus and Bifidobacterium species originating from humanoro-gastrointestinal tract or from probiotic products. Microb. Ecol.Health D, 2002; 14: 233-240
  Google Scholar
• 36. Salminen M.K., Tynkkynen S., Rautelin H., Saxelin M., Vaara M.,Ruutu P., Sarna S., Valtonen V., Järvinen A.: Lactobacillus bacteremiaduring a rapid increase in probiotic use of Lactobacillus rhamnosusGG in Finland. Clin. Infect. Dis., 2002; 35: 1155-1160
  Google Scholar
• 37. Sanders M.E.: Considerations for use of probiotic bacteria tomodulate human health. J. Nutr., 2000; 130 (Suppl. 2S): 384S-390S
  Google Scholar
• 38. Schrezenmeir J., de Vrese M.: Probiotics, prebiotics, and synbiotics– approaching a definition. Am. J. Clin. Nutr., 2001; 73 (Suppl.2): 361S-364S
  Google Scholar
• 39. Servin A.L.: Antagonistic activities of lactobacilli and bifidobacteriaagainst microbial pathogens. FEMS Microbiol. Rev., 2004;28: 405-440
  Google Scholar
• 40. Stiles M.E., Holzapfel W.H.: Lactic acid bacteria of foods and theircurrent taxonomy. Int. J. Food Microbiol., 1997; 36: 1-29
  Google Scholar
• 41. Tomasik P.J., Tomasik P.: Probiotics and prebiotics. Cereal Chem.,2003; 80: 113-117
  Google Scholar
• 42. The use of probiotics for patients in hospitals. A benefit and riskassessment. Opin. Steering Committee Norwegian Sci. CommitteeFood Safety, 2009; 1-29
  Google Scholar
• 43. Weiner H.L., van Rees E.P.: Mucosal tolerance. Immunol. Lett.,1999; 69: 3-4
  Google Scholar

Pełna treść artykułu