PROBIOTIKÁ AKO TRETÍ ROZMER POTRAVÍN: FUNKČNÁ VÝŽIVA PRE ZDRAVIE A VITALITU

131 DOI: https://doi.org/10.33542/RVC-040-3-06 6 PROBIOTIKÁ AKO TRETÍ ROZMER POTRAVÍN: FUNKČNÁ VÝŽIVA PRE ZDRAVIE A VITALITU Viera Lovayová Na prelome 21. storočia priniesol rozvoj potravinárskej vedy a výživového výskumu poznanie, že strava zásadne formuje ľudské zdravie, správanie i psychosomatickú pohodu. Z tohto impulzu vzišiel druhý analytický rozmer potravín - výživový, ktorý sa sústreďuje na kvantitatívne zastúpenie a biologickú dostupnosť živín. V súčasnosti hodnotíme potraviny prostredníctvom dvoch komplementárnych parametrov: 1. Senzorického rozmeru, ktorý zahŕňa chuť, textúru, arómu, 2. Nutričného rozmeru, mapujúceho obsah a využiteľnosť bielkovín, tukov, sacharidov, minerálnych látok a vitamínov. V priebehu posledných troch dekád nabral nutričný aspekt na význame a dal vzniknúť kategórii „zdravých potravín“ - produktom s nadštandardným nutričným profilom, umiestňovaným v hodnotovej hierarchii na vyššie priečky. Najnovšie sa do tohto profilu zaradili probiotiká, ktoré rozširujú hodnotenie potravín o tretí, funkčný rozmer. 6.1 Integračné postavenie probiotík vo funkčných potravinách Vplyv stravy a niektorých živých mikroorganizmov na zdravie je známy už niekoľko sto rokov. Na základe týchto poznatkov môžeme dnes lepšie určiť nové a zdravšie potraviny znižujúce riziko celého radu chronických a infekčných ochorení. Sú to vlastne tradičné potraviny modifikované tak, že majú konkrétne priaznivé zdravotné účinky, ktoré nemodifikovaným výrobkom chýbajú. Najväčšími skupinami funkčných potravín sú probiotické, prebiotické a synbiotické potraviny. Ide o potraviny zamerané na skvalitnenie mikrobiálnej flóry čriev. Využitie probiotík v potravinách je zamerané na dva hlavné smery: - Pridávajú sa najmä do fermentovaných mliečnych výrobkov, aby ich prostredníctvom vplývali na ľudské zdravie. Často sú tiež súčasťou čistých mliekarenských kultúr. - Na zatiaľ experimentálnej úrovni sa ich aplikácia do potravín zameriava na využitie ich inhibičného pôsobenia na nežiaducu a patogénnu mikroflóru potravinového produktu, a tým aj predĺženie trvanlivosti výrobkov. Z historického hľadiska nie sú funkčné potraviny žiadnou novinkou. V stredoveku neexistovali napríklad rozdiely medzi potravinou a liekom. Pojem funkčných potravín 132 ovplyvňujú viaceré faktory, ako sú národné rozdiely v kultúre, rozdiely v prístupe k výžive a rozdielna situáciu na trhu v jednotlivých krajinách. Funkčné potraviny predstavujú skupinu potravín, ktoré okrem základnej funkcie nasýtenia a výživy organizmu majú aj ďalšie vlastnosti pozitívne ovplyvňujúce zdravie a vitalitu človeka. Obsahujú zložky, ktoré sa bežne v potravinách nevyskytujú a tieto aktívne zložky musia byť prírodného pôvodu. - Funkčné potraviny by nemali obsahovať žiadne chemické stabilizačné, konzervačné ani iné látky, ktoré môžu ich účinok znižovať. Vo väčšine krajín, kde sa funkčné potraviny vyrábajú, tvoria najväčšiu časť aditivované nealkoholické nápoje a mliečne výrobky. V Európe sú zatiaľ z funkčných potravín najrozšírenejšie mliečne výrobky. - Funkčné potraviny cielene pomáhajú riešiť zdravotný problém, aj keď samozrejme len do určitej miery, s liekmi sa môžu navzájom doplňovať a zosilňovať pozitívny účinok na zdravie. Zároveň musia byť skutočnými potravinami, nesmú mať tabletovú ani práškovou formu a mali by sa pravidelne konzumovať. - Funkčné potraviny sa získavajú tak, že sa v pôvodnej receptúre významne zvýši obsah priaznivo pôsobiacich látok (špeciálnych typov vlákniny, izoflavonov, probiotík a prebiotík), alebo je použitá surovina, v ktorej je vyšší obsah žiaducej látky dosiahnutý špeciálnym šľachtením. Funkčná potravina môže ale vzniknúť aj tak, že je z nej odstránená nežiaduca zložka (napr. alergizujúca). Termín funkčné potraviny vznikol pred 20 rokmi v Japonsku, postupne získal status FOSHU (Foods for Specified Health Use), ktorým môžu byť označované potraviny s dokázanými účinkami posilňujúcimi zdravie. Potravinu nemožno jednoducho označiť tvrdením, že ich pravidelná konzumácia vedie k prevencii určitej choroby. Pokiaľ chce výrobca svoj produkt takto označiť, musí absolvovať dlhé a nákladné skúšky výrobku, podobné ako v prípade liekových štúdii. Pokiaľ chce výrobca použiť úplne novú látku - funkčnú prísadu, s ktorou nie sú dlhodobé skúsenosti, musí prejsť prísnym schvaľovacím procesom v EÚ. Tento proces riadi Komisia „Novel Foods“, („nových potravín“). Výrobcovia musia preukázať obsiahlu dokumentáciu, k čomu tieto potraviny slúžia, komu sú určené a či je dlhodobo preukázaná ich bezpečnosť. Probiotické potraviny sa označujú niekedy ako funkčné alebo fyziologické potraviny a ich zvláštnou črtou je, že majú špecifické alebo fyziologické účinky, ktoré vedú k špecifickým zdravotným účinkom. Špecifičnosť ich pôsobenia ich odlišuje od zdravých potravín, ktorých vplyv na zdravie a duševnú a telesnú pohodu je všeobecnejšieho charakteru. Medzi funkčné potraviny s predpokladanými priaznivými účinkami patria aj fermentované mliečne výrobky, najmä jogurt a fermentované mliečne výrobky s probiotickými 133 kultúrami, najmä s Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum a Lactobacillus casei. Predstava o funkčnosti fyziologickej črevnej mikroflóry je založená na znižovaní negatívnych dôsledkov proteolýzy v hrubom čreve, ktorej produktmi sú amoniak, biogénne amíny alebo fenolické látky, ako sú skatol a indol, pričom kyslomliečne baktérie môžu k tomu prispieť znížením pH. Z hľadiska ich pozitívneho vplyvu na zloženie črevnej mikroflóry, teda inhibíciu patogénnej mikroflóry, zlepšovania tráviacich procesov, ich imunostimulačnej, antitumorovej a anticholesterolovej aktivity, probiotiká predstavujú efektívnu náhradu za mnohé syntetické prípravky používané vo výžive, prevencii a terapii u ľudí. V súčasnej dobe sa probiotické kultúry využívajú nielen v potravinárstve (napr. pri výrobe kyslomliečnych výrobkov, syrov, vín atď.), pri výrobe krmív pre hospodárske zvieratá (napr. silážovanie), ale aj na zvyšovanie produkcie zvierat a pri prevencii a terapii chorôb u zvierat a ľudí. V súčasnej dobe je akceptovaná definícia probiotík podľa Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO), ktorá bola formulovaná v roku 2001, podľa ktorej sú probiotiká živé mikroorganizmy, ktoré pri podávaní hostiteľovi v primeranom množstve prospievajú jeho zdraviu. Na získanie probiotického statusu musí produkt spĺňať „Pokyny pre probiotiká a prebiotiká“. Pri rešpektovaní týchto pokynov je možné charakteristiky ideálneho probiotika zhrnúť nasledovne: - Musia si zachovať svoje vlastnosti počas skladovania. - Musia byť normálne prítomné a schopné prežiť v ľudskom GITe, prekonať žalúdočnú bariéru, odolať pôsobeniu žalúdočnej šťavy, črevných enzýmov a žlčových solí, adherovať a kolonizovať črevo. Z toho dôvodu je minimálna účinná dávka orientačná, pretože závisí od použitého kmeňa a prípravku. - Musia byť schopné ovplyvniť miestnu metabolickú aktivitu a antagonizovať patogénne mikroorganizmy produkciou antimikrobiálnych látok. - Nemali by spôsobovať imúnne alebo inak škodlivé reakcie, aby mohli byť považované za bezpečné. - Rezistencia voči antibiotikám musí byť vlastná alebo spôsobená genetickými mutáciami, zatiaľ čo je spôsobená horizontálnym prenosom génov, jeho výber sa stáva problematickejším. - Musia byť tiež podávané v adekvátnych dávkach a musia mať priaznivý pomer ceny a účinnosti. 134 6.2 Probiotiká Pojem probiotikum vznikol spojením dvoch gréckych slov vyjadrujúcich koncept „pre život“ – významovo teda stojí v opozícii k antibiotikám („proti životu“). Historické pramene poukazujú na dlhodobé intuitívne využívanie fermentovaných mliečnych výrobkov: už v Starom zákone sa dlhovekosť patriarchy Abraháma spája s pravidelnou konzumáciou kyslého mlieka a rímsky autor Plínius Starší odporúčal fermentované mlieko ako podpornú liečbu na gastroenteritídy. Moderné ukotvenie termínu sa pripisuje nositeľovi Nobelovej ceny Elijovi Mečnikovovi (1907), ktorý pozoroval mimoriadnu dlhovekosť bulharských roľníkov konzumujúcich kyslomliečne produkty; na základe týchto zistení postuloval zdravotný benefit baktérií Lactobacillus bulgaricus produkujúcich kyselinu mliečnu a eliminujúcich hnilobnú mikroflóru čreva. Aktuálna medzinárodná definícia (FAO/WHO) charakterizuje probiotiká ako živé mikroorganizmy, ktoré pri podávaní v primeranej dávke prispievajú k zlepšeniu zdravotného stavu hostiteľa. 6.2.1 Rozdelenie probiotík Výraz „probiotiká" sa vzťahuje na celý rad mikroorganizmov. Mliečne baktérie patria do triedy (Lactobacillus, Bifidobacterium), potom do druhov (Lactobacillus casei) a napokon do kmeňov. Vo všeobecnosti ich môžeme deliť na: 1. mikrobiotiká - účinnú zložku preparátov tvoria stabilizované kultúry presne definovaných mikroorganizmov prevažne mliečneho kvasenia so schopnosťou tvoriť laktát - kyselinu mliečnu. Ich účinok sa prejavuje in vivo v tráviacej sústave cicavcov. 2. enzýmy - účinnú zložku tvoria enzýmové metabolické produkty získané fermentačným procesom za pomoci niektorých druhov mikroorganizmov. Ide o enzýmy, ako sú proteázy, amylázy, celulázy a pektinázy. 3. ostatné probiotiká - účinnú zložku tvoria jednak stabilizované kmene mikroorganizmov spolu s metabolitmi enzýmového charakteru a špecificky účinné látky schopné zasahovať do celkového metabolizmu stavovcov. Podľa asociácie združujúcej profesie chemického priemyslu v Nemecku „Berufsgenossenschaft der Chemistre Industrie“ sa probiotické mikroorganizmy z hľadiska možného zdravotného rizika delia do 3 skupín: 1. skupina - žiadne zdravotné riziko, kde patria laktobacily, bifidobakterie, Enterococcus faecium a Enterococcus durans, 135 2. skupina - malé zdravotné riziko, kde patria Lactobacillus rhamnosus, Bifidobacterium dentium a väčšina zástupcov z rodu Enterococcus, 3. skupina - vysoké zdravotné riziko, kde patria rody Mycobacterium a Rickettsia. Väčšinu probiotických mikroorganizmov predstavujú baktérie, výnimku tvoria kvasinky. Prirodzeným prostredím ich výskytu je tráviaca sústava ľudí a zvierat, fermentované potraviny a krmivo, rastliny, ovocné plody. 6.2.2 Mikroorganizmy s probiotickými vlastnosťami Pre prípravu bakteriálneho prípravku je najčastejšie používaný jeden kmeň, príležitostne dva, alebo viac druhov patriacich k rozličným rodom. Komerčné prípravky probiotík pozostávajú z rodov Bifidobacterium, Lactobacillus, Streptococcus, Bacillus, Bacterioides, Pediococcus, Leuconostoc a Propionibacterium ako aj zmesi nedefinovaných črevných baktérií. Najbežnejšie používané probiotické mikroorganizmy sú Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus lactis, Lactobacillus salivarius, Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis, Bifidobacterium spp. a Escherichia coli. Kvasinky Saccharomyces boulardii, Torulopsis candida (podmienené probiotikum). Huby Aspergillus spp.: niger, oryzae (podmienené probiotikum). Niektoré kmene laktobacilov zvyšujú biologickú dostupnosť vápnika a tiež produkujú antimikrobiálne látky inhibujúce významné enteropatogény (Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringen ). Dôležitou vlastnosťou používaných mikroorganizmov je ich rýchlosť množenia v tráviacej sústave hostiteľa a ich schopnosť využívať pre svoj metabolizmus rôzne produkty rozkladu potravín. Aj napriek starostlivému výberu mikroorganizmov nie je možné ustáliť permanentnú kolonizáciu čreva týmito organizmami. 6.2.3 Bakteriálne osídlenie gastrointestinálnej sústavy a črevného imunitného systému Tráviaca sústava je dynamický integrovaný systém, zložený z organizovanej hmoty eukaryotických buniek, plne funkčného imunitného systému a početných mikroorganizmov. Pred narodením črevná mikroflóra neobsahuje žiadne mikroorganizmy. Počas pôrodu sa dostávajú do tela mikroorganizmy cez pošvový vchod a počas 13 dní dochádza k väčšiemu osídleniu enterobactériami a streptokokmi. Krátko na to v závislosti od typu prijatej potravy sa črevná mikroflóra osídľuje rôznymi druhmi baktérií (obrázok 8). 136 Obrázok 8 Osídľovanie črevnej mikroflóry baktériami zdroj: http://www.csa.com/discoveryguides/probiotic/review.php V čreve dojčiat sa ako prvé objavujú baktérie a to najmä Escherichia coli, Clostridium sp., Streptococcus sp., Lactobacillus sp., Bacteroides sp., Bifidobacterium sp. a Enterococcus faecium. Pošva je prvým miestom, kde pri pôrode dochádza ku kontaktu alebo k akejsi prvej vakcinácii dieťaťa laktobaktériami. Po nej nasledujú prsné bradavky. A preto je prirodzený pôrod, priloženie dieťaťa k prsníku a jeho dojčenie tak dôležité pre správny rozvoj jeho zažívania rovnako ako imunitu. Zvláštnu úlohu v tom hrajú prebiotiká, sacharidy, ktoré vytvárajú priaznivé podmienky pre uplatnenie a rozvoj baktérií mliečneho kvasenia, teda probiotík. Prirodzeným prebiotikom je mledzivo, pred tým ako sa v ňom objaví materské mlieko. Prebiotikami, o ktoré sa obohacujú niektoré druhy umelej výživy, možno zlepšiť stav mikroflóry. Tá zlepšuje nielen ich trávenie, ale aj zmierňuje alebo predchádza rade zdravotných komplikácií, ktoré by ich čakali. Táto skutočnosť pomáha aj lepšiemu rozvoju ich imunitného systému. Ide o veľmi zložité prostredie. Niektoré baktérie sa v črevách nachádzajú neustále, iné prichádzajú s potravou a tráviacou sústavou iba prebehnú. Tieto mikroorganizmy nie sú len pasívnymi kolonizátormi gastrointestinálnej sústavy, ale plnia mnohé významné funkcie pri spracovaní potravy (v GIT-e priemerného človeka sa počas jeho života spracuje asi 60 t potravy) a pri udržiavaní fyziologickej homeostázy organizmu. 137 Baktérie mliečneho kvasenia utvárajú v čreve mikroprostredie, ktoré bráni pomnoženiu nielen rôznych patogénnych druhov, ale aj rôznych hnilobných a menej prospešných baktérií, z ktorých viaceré produkujú oxidačné enzýmy schopné premieňať prokarcinogény z potravy na účinné karcinogény. Takéto enzýmy sa v baktériách mliečneho kvasenia nenachádzajú, čo sa pokladá za hlavnú príčinu ich preventívneho pôsobenia proti rôznym nádorovým ochoreniam tráviacej sústavy. Črevné baktérie, črevný epitel (prirodzená prekážka, ktorá reguluje prestup baktérií do ďalších vrstiev tkaniva) a GALT („gut associated lymphoid tissue“ - črevné prepojenie lymfoidného tkaniva) vedú medzi sebou neustály „trialóg“. Funkčná porucha v hociktorej z týchto troch zložiek má za následok nedostatočnú obranu proti patogénnym alebo podmienene patogénnym črevným, prípadne iným mikroorganizmom, nedostatočnú imunologickú toleranciu na potravinové antigény vrátane antigénov prospešných mikroorganizmov vyúsťujúcu naopak do nadmernej imunitnej precitlivenosti prejavujúcej sa najmä atopickými alergickými chorobami, ako sú potravinové alergie, atopický ekzém, alergická rinitída, bronchiálna astma a ďalšie. Imunitné bunky v čreve majú dve funkcie: vytvárajú protilátky, ktoré bránia priľnutiu patogénov k črevnej sliznici a bránia obrannej odozve organizmu na škodlivé mikroorganizmy, teda na bežnú črevnú mikroflóru alebo na živiny (obranná odozva proti živinám zapríčiňuje alergiu). Črevné epitelové bunky hrajú dôležitú úlohu pri prezentácii orálnych antigénov a takisto pri regulácii črevnej imunitnej odpovede. Zmeny v epitéliu sa odrážajú na funkcie imunitného systému a vice versa. Počas ontogenetického vývinu sa tieto prospešné baktérie z čreva strácajú a u starších osôb je ich veľmi málo. Nahrádzajú ich iné, pre zdravie jedinca menej výhodné druhy. Preto sa predpokladá, že jednou z najvážnejších príčin starnutia je akumulácia chronických infekcií a latentných toxikóz navodených najmä nevhodnou skladbou črevnej mikroflóry. 6.2.4 Priemyselne etablované probiotické kmene Medzi najstabilnejšie mikroorganizmy používané pre tieto účely patria najmä laktacido produkčné baktérie, ktoré dobre znášajú pasáž acidofilnou bariérou žalúdka, sú schopné adherencie a kolonizácie v tenkom čreve a ich produktami sú kyselina mliečna a kyselina octová, ktoré majú bakteriostatický účinok na množstvo mikrobiálnych konkurentov v tráviacej sústave. Medzi probiotické kmene, ktoré sú najlepšie zdokumentované, zaraďujeme: 138 Lactobacillus acidophilus  Zabraňuje množeniu choroboplodných mikroorganizmov, podporuje trávenie a črevnú peristaltiku.  Reguluje hladinu cholesterolu, zlepšuje stavy pri kožných vyrážkach a pri kĺbových problémoch.  Priaznivo reguluje hladinu cholesterolu v krvi, vhodný je aj pri podávaní antibiotík (anitibiotiká ničia črevnú flóru a môžu spôsobiť laxatívny účinok).  Schopný prežiť v tráviacej sústave viac ako 10 dní.  Pomáha pri spracovaní mliečnych proteínov, aminokysleín a zúčastňuje sa na syntéze vitamínov skupiny B.  Znižuje výskyt vaginálnej mykózy, čo je u žien opakovaná infekcia. Lactobacillus casei  Je schopný regulovať zloženie a metabolickú aktivitu črevnej flóry zvyšovaním počtu bifidobaktérií.  Tlmí intenzitu hnačiek u detí.  Ovplyvňuje činnosť močovej trubice a bojuje proti Escherichia coli (tlmí jej rast a tým lieči zápal močových ciest).  Regulujú syntézu imunoglobulínu E (IgE) – skupina látok, ktoré sú zodpovedné za alergické reakcie v organizme. Lactobacillus plantarum  Napomáha k neutralizácii nežiaducich substancií v našom tele tým, že uchováva živiny, vitamíny a minerálne látky.  Viaže sa na črevnú výstelku a stimuluje jej rast.  V hrubom čreve znižuje pH prostredia a tak napomáha tráviacej sústave bojovať proti infekciám. Lactobacillus salivarius  Je schopný produkcie veľkého množstva kyseliny mliečnej, ktorá potláča rast baktérie Helicobacter pyroli a jeho zápalové reakcie.  Podporuje imunitný systém zvyšovaním schopnosti granulocytov fagocytovať viac škodlivín.  Zosilňuje imúnny ochranný systém človeka.  Redukuje zápaly tráviacej sústavy a tak znižuje aj rakovinový výskyt. 139 Lactobacillus Rhamnosus GG  Kolonizuje tráviacu sústavu ľudí, je rezistentný na pôsobenie žalúdočnej kyseliny a žlče pri trávení.  Znižuje výskyt atopických dermatitíd.  Vyznačuje sa schopnosťou imunomodulácie.  U ľudí sa uplatňuje pri eradikácii rôznych foriem hnačkových ochorení.  Pomáha pri liečbe a prevencii alergií. Lactobacillus fermentum  Redukuje zvýšenú hladinu pečeňového enzýmu - alanínaminotransferázy a sérového cholesterolu. Lactobacillus johnsonii  Stimuluje imunitný systém v prípade orálnej aplikácie a redukuje kolonizáciu Helicobactera pylori v čreve. Bifidobacterium infantis  Je stabilný rod, ktorý prežije prechod žalúdkom bez poškodenia a dosahuje tenké črevo vo veľkom počte.  Spolu s mliečnymi baktériami podporuje protirakovinovú aktivitu hostiteľa (stimulujú tvorbu a činnosť makrofágov a T-buniek).  Makrofágy sú dôležité v obrane hostiteľa proti infekciám a tvorbe nádorov.  Hrá dôležitú úlohu v obrane hostiteľa, v zápalových reakciách.  Najdôležitejší mikroorganizmus v hrubom čreve dojčaťa.  U dospelých lieči symptómy syndrómu dráždivého čreva (IBS). Bifidobacterium lactis  Má vysoko adhéznu schopnosť na steny tráviacej sústavy.  Aj malá denná dávka zlepšuje a podporuje bunkovú imunitu a prírodnú imunitu u ľudí starších ako 25 rokov.  Kontroluje alergické zápaly už v skorom veku.  Pomáha znižovať pH v hrubom čreve a tým zabraňuje množeniu nežiaducich baktérií. Bifidobacterium longum  Udržuje pod kontrolou hnilobné baktérie v črevách.  Zvyšuje koncentráciu imunoglobulínu A (IgA) – hlavná protilátka organizmu v obrane proti mikroorganizmom. 146 Produkčný kmeň by mal pochádzať z črevného traktu (alebo tolerovať podmienky tráviaceho traktu), mal by adherovať vo vysokých počtoch, zachovávať si vysokú životaschopnosť pri spracovaní, lyofilizácii, skladovaní a byť schopný rýchlej revitalizácie v čreve po lyofilizácii, mal by produkovať inhibičné látky voči patogénom a stimulovať imunitnú odpoveď. Dôležitou vlastnosťou produkčného kmeňa je aj jeho genetická stabilita. Niektoré vlastnosti laktobacilov (adherencia, produkcia bakteriocínov) sa môžu spájať s plazmidovou determináciou a pri selektívnom procese môže dôjsť k ich eliminácii. Aplikačné formy probiotík Probiotiká sa podávajú prevažne orálne, menej lokálne, niekedy ako monokultúry, inokedy ako zmesi niekoľkých druhov v rôznych aplikačných formách a vehikulách. Formy probiotík: - liek - disperzný prášok - živá suchá kultúra - granulky - gel - pasta - disperzná tekutina - orálna suspenzia - roztok. Väčšina probiotík sa používa v lyofilizovanej podobe, teda po vysušení a odstránení väčšieho množstva vody, čo uľahčuje ich manipuláciu a skladovateľnosť. Živé probiotické kultúry obsahuje väčšina čerstvých jogurtov. Z nápojov obsahujúce probiotické baktérie sú to hlavne mliečne nápoje a tiež sójové verzie kefíru a acidofilného mlieka. Bryndza, jogurt, syry sú zdrojom probiotík. Kyslé sójové produkty a kyslá kapusta môžu taktiež dodať organizmu istý druh probiotík, aj keď obsahujú menej druhov aktívnych probiotických baktérií ako klasické kyslo-mliečne výrobky. Probiotické a symbiotické suplementy existujú vo forme toboliek, prášku alebo tekutiny. Probiotický suplement by mal zabezpečiť príjem aspoň jedného bilióna probiotických baktérií denne. Idea výroby humánnych probiotík vychádza z poznania blahodarných účinkov prirodzene fermentovaných potravín na ľudský organizmus (jogurty, kumys, kefír, fermentovaná zelenina). V tabuľke 17 je zachytený vývoj probiotík, ktorý bol dosiahnutý v oblasti probiotík. 147 Tabuľka 17 Vývoj probiotík Generácia Popis probiotik 1. Nepotiahnuté baktérie: výborné sa kultivujú, je však nepravdepodobné, aby zostali živé a pôsobili ako probiotiká 2. “Enteric coated”: ide o špeciálne poťahovanie, aplikuje sa na tabletky a tvrdé kapsule, ktoré zamedzujú uvoľňovanie a absorpciu obsahu skôr, ako sa dostanú do čriev; uvedené probiotiká nemožno pridávať do potravín 3. Mikrozapuzdrené (micro-encapsulated) baktérie: často majú nerovnomernú vrstvu poťahu, dochádza k problémom s ich uvoľňovaním v črevách v správny okamih 4. Baktérie s dvojitým poťahom (double-coated): poťah na báze bielkoviny a polysacharidov zabezpečuje zvýšenú stabilitu; sú vhodné pre potraviny Zdroj: vlastná tabuľka Probiotiká ako také sú značne nestabilné. Skôr, ako sa dostanú na miesto určenia, t.j. do našich čriev, uhynú počas výroby potravín, alebo pri ich uchovávaní (shelf life) alebo vplyvom kyslého prostredia v žalúdku. Problémy spojené s pridávaním probiotík do potravín a nápojov pomáha riešiť 4. generácia probiotík. Výhody 4. generácie probiotik: - širšia oblasť použitia, - vyššia stabilita a odolnosť voči teplu pri výrobe, - vynikajúca stabilita počas skladovania a distribúcie, - garantovaný počet živých buniek počas uchovávania výrobku (shelf life), - zvýšená odolnosť k žalúdočným a žlčovým kyselinám, - zvýšená priľnavosť k mukóznej membráne čriev. 6.3.4 Priaznivé účinky probiotických baktérií Experimenty in vitro, ktoré objasňujú mechanizmus pôsobenia daného kmeňa na molekulárnej úrovni, nie sú dostačujúcimi dôkazmi na utvorenie záveru o vplyve a fungovaní daného mikroorganizmu vo fyziologických podmienkach ľudského organizmu. Aby mohlo byť s istotou vyhlásené, že má tento mikroorganizmus schopnosť zabrániť kolonizácii alebo liečiť infekciu nejakým patogénom, musí byť najskôr navrhnutá klinická štúdia, ktorá overuje expozíciu tomuto patogénu a potvrdzuje, že je pôvodcom vzniknutej infekcie. K zdravotným problémom dnešnej doby sa zaraďuje: - posun výskytu niektorých ochorení do detského veku 148 - výskyt ochorení, ktoré boli v minulosti zriedkavé (laktózová intolerancia, Crohnova choroba) - nárast chorôb zapríčinených poruchami imunity (alergie, autoimunitné ochorenia, astma, alergická nádcha, atopický ekzém, celiakia) - zvýšený výskyt tráviacich ťažkostí (hnačka, meteorizmus, zápcha) - výživa, ktorá zahŕňa konzumáciu rafinovanej a chemicky spracovanej potravy s vysokým obsahom tukov, jednoduchých cukrov a syntetických aditív - ochudobnenie potravy o mnohé dôležité látky vďaka „moderným“ technológiám. Vo všeobecnosti možno stimulačný účinok probiotík rozdeliť na primárny a sekundárny. Primárny stimulačný účinok probiotík spočíva v pozitívnom ovplyvňovaní črevnej mikroflóry. Ide predovšetkým o potlačenie negatívnej patogénnej mikroflóry a udržanie mikrobiologickej rovnováhy v čreve. Sekundárny účinok vychádza z primárneho pôsobenia probiotík. Sekundárne sa probiotiká prejavujú v zlepšení zdravia a kondície. Účinnosť probiotík je určovaná: - množstvom použitých baktérií v jednej dávke - kvalitatívnymi vlastnosťami použitých kmeňov Spôsob pôsobenia probiotických kmeňov je výsledkom: - komplexného vplyvu na črevnú mikroflóru - adhezívnych vlastností - ekologickej kompetitívnej schopnosti v čreve - tvorby kyselín a antibakteriálnych látok - lokálneho a systémového ovplyvnenia imunitného systému. Probiotiká možno v humánnej medicíne veľmi efektívne využívať v prevencii a terapii chorôb tráviacej sústavy, laktózovej intolerancie, potravinovej alergie, zápchy, pri zápalových chorobách čreva, ulceróznej kolitíde a Crohnovej chorobe, hnačkách, terapii hnačiek detí spôsobených rotavírusmi a zápalových chorobách hrubého čreva. Vzhľadom k tomu, že probiotiká majú okrem lokálneho efektu aj systémové účinky, možno predpokladať ich uplatnenie aj v prevencii infekčných chorôb ďalších orgánových sústav. Ich preventívny účinok je sprostredkovaný stimuláciou imunitného systému, udržiavaním a zlepšovaním ochranných funkcií črevnej mukózy. Je mnoho dôkazov, ktoré predpokladajú, že probiotiká pôsobia tým, že stimulujú imunitný systém hostiteľa. Najznámejšie účinky sú uvedené v tabuľke 18. 149 Tabuľka 18 Medicínske účinky probiotických baktérií Známe medicínske účinky Probiotické druhy Úprava imunitného systému L. acidophilus, L. casei, L. plantarum, L. delbrueckii, L. rhamnosus Rovnováha črevnej mikroflóry L. acidophilus, L. casei, B. bifidum Nižšia karcinogenita L. acidophilus, L. casei, L. gaserri, L. delbrueckii Protinádorový vplyv L. acidophilus, L. casei, L. gaserri, L. delbruecki, L. plantarum, B. infantis, B. adolescentis, B. bifidum, B. longum Prevencia cestovnej hnačky Saccharomyces spp., zmes L. acidophilus, B. bifidum, Streptococcus thermophilus, L. bulgaricus, Prevencia rotavírusovej hnačky L. rhamnosus, B. bifidum Prevencia hnačky zapríčinenej C. difficile L. rhamnosus, S. spp. Prevencia inej hnačky L. acidophillus, L. rhamnosus, B. bifidum Zdroj:Holm 2001 6.3.5 Nežiaduce účinky probiotík Za nepriaznivé pôsobenie probiotických baktérií je možné považovať súťaženie o živiny, predovšetkým glukózu a aminokyseliny, s hostiteľským organizmom. Ďalším z rizík pri používaní probiotík je potenciálna možnosť ich patogenity. Aj keď výnimočne boli zaznamenané prípady, kedy sa laktobacily pravdepodobne podieľali na vzniku ochorenia napr. u ľudí pečeňový absces a endokarditída, všeobecne sa však laktobacily a bifidobaktérie považujú za bezpečné. Preto je dôležité, aby probiotické kmene boli veľmi presne identifikované a otestované a opatrnejšie používané u rizikových, hlavne imunodeficientných pacientov. Vyššie riziko je spojené s používaním zástupcov rodov Enterococcus, Streptococcus, Escherichia a Bacillus, ktoré obsahujú aj patogény alebo potencionálne patogény. Okrem toho napr. enterokoky a Escherichia coli veľmi často obsahujú plazmidy alebo prenosu schopné genetické elementy, ktoré môžu byť nositeľmi génov antibiotickej rezistencie. Najčastejšie hláseným nežiaducim účinkom sa zdá byť fungémia, teda prítomnosť kvasinky Saccharomyces cerevisie alebo Saccharomyces boulardii v krvi. Menej často sú zaznamenávané bakterémie a s ňou spojené infekcie, abscesy či endokarditída, ktoré však vznikajú len v zriedkavých prípadoch a za určitých podmienok. Napríklad u pacientov s narušenou funkciou imunitného systému, abnormálnou štruktúrou črevnej sliznice, zápalovými ochoreniami čriev, pečene, HIV a ďalšími stavmi alebo metabolickými poruchami. 150 6.3.6 Možnosti zvyšovania účinnosti probiotík Zvýšenie účinnosti probiotík možno dosiahnuť viacerými metódami. Z praktického hľadiska najvhodnejším spôsobom optimalizácie účinku probiotík sa javí kombinácia probiotík so synergicky pôsobiacimi komponentami prírodného pôvodu. Uvedenou kombináciou sa dosiahne potencovanie efektu probiotík buď zintenzívnením jedného z mechanizmov účinku, alebo rozšírením škály jeho mechanizmov účinku. Do úvahy prichádzajú také komponenty, ktoré pozitívne ovplyvňujú ekosystém tráviacej sústavy a imunitu hostiteľa prostredníctvom niektorého z mechanizmov účinku probiotík. Zvýšenie účinnosti probiotík ich kombináciou so synergicky pôsobiacimi komponentami sa dosiahne buď zintenzívnením jedného z mechanizmov, alebo rozšírením škály mechanizmov probiotického účinku. Uvedenou kombináciou sa získajú účinnejšie probiotické prípravky, ktoré môžeme označiť ako „potenciované probiotiká“. Potencovať účinnosť probiotík je možné viacerými metódami:  výberom účinnejších kmeňov mikroorganizmov  génovými manipuláciami  kombináciou viacerých kmeňov mikroorganizmov  kombináciou probiotík so synergicky pôsobiacimi komponentami – prebiotikami. Účinnejšie kmene mikroorganizmov možno získať ich selekciou pri testovaní v terénnych podmienkach. Uvedený postup je však časovo a finančne veľmi náročný a nepraktický. Táto metóda zvyšovania účinnosti probiotík využíva prirodzené vlastnosti kmeňov, ale potenciačný efekt zameraný na zintenzívnenie jedného z mechanizmov alebo rozšírenie škály mechanizmov sa tu neuplatňuje. Génové manipulácie sú ďalšou možnosťou potencovania účinnosti probiotík. Ich uplatnenie si však vyžaduje viac poznatkov o mechanizme účinku. Získanie týchto poznatkov by umožnilo využitím techník génových manipulácií spojiť schopnosť mikroorganizmov prežívať v tráviacej sústave so schopnosťou produkovať metabolity, ktoré sú nositeľmi probiotického efektu. Kombinácia viacerých kmeňov probiotických mikroorganizmov poskytuje možnosť využitia synergického účinku jedného mechanizmu alebo rozšírenie škály mechanizmov probiotického efektu. Kmene jedného bakteriálneho druhu môžu tiež stimulovať rast iných druhov. Napríklad zástupcovia rodu Bacillus podporujú rast streptokokov a laktobacilov. Zostavenie účinného preparátu na báze viacerých kmeňov si však vyžaduje dôkladné poznanie ich vzájomných interakcií i efektu samotnej kombinácie. 151 Na potencovanie účinnosti probiotík možno využiť viacero vhodných komponentov, ako sú oligosacharidy, fytokomponenty, živiny a rastové faktory, proteíny, polynenasýtené mastné kyseliny, organické kyseliny, metabolity baktérií, vakcíny, minerálne látky a ďalšie. 6.4 Prebiotikum Názov prebiotikum sa prvýkrát objavil v polovici deväťdesiatych rokov. Prebiotiká sú nestráviteľné potravinové zložky, ktoré nepodliehajú pôsobeniu enzýmov na trávenie v hornej časti gastrointestinálnej sústavy, vstupujú do čriev v nedotknutom stave a stimulujú rast konkrétnych, priaznivých organizmov črevnej mikroflóry, ktoré priaznivo vplývajú na hostiteľský organizmus tým, že selektívne stimulujú rast alebo aktivitu jedného druhu alebo niekoľkých druhov baktérií v hrubom čreve. Patria sem sacharidy, peptidy, proteíny a lipidy, ktoré nie sú hydrolyzované tráviacimi enzýmami v tenkom čreve cicavcov, a preto vstupujú do hrubého čreva v intaktnej forme. Ideálne prebiotikum by malo mať nasledujúce vlastnosti: - Odolnosť voči pôsobeniu žalúdočných kyselín, žlčových solí a hydrolytických enzýmov v čreve a tráviacich procesoch. - Mali by pôsobiť ako nutričný fermentovateľný substrát pre črevnú mikroflóru. - Nemali by byť absorbované v hornej časti GITu. - Schopnosť pozitívne meniť bakteriálnu flóru v prospech acidofilnej ochrany, t.j. v prospech bifidobaktérií a laktobacilov. - Schopnosť vyvolať systémové alebo luminálne účinky, ktoré majú prínos pre zdravie jedinca. Všetky doterajšie komerčné prebiotické produkty sú sacharidy, a to prevažne oligosacharidy, napr. frukto-oligosacharidy, galakto-oligosacharidy, laktulóza alebo niektoré polysacharidy. Nestráviteľnosť prebiotík je rovnaká, akú má vláknina v strave, ale ich fyziologické funkcie sa často líšia. A tak niektoré prebiotiká veľmi selektívne stimulujú rast a zároveň potláčajú viaceré patogénne baktérie prítomné v mikroflóre, pretože tie využívajú prebiotiká na svoj rast len veľmi málo, alebo vôbec nie. Prebiotický princíp je teda založený na selektívnej stimulácii takých mikroorganizmov, ktoré sú schopné hydrolyzovať prebiotiká na sacharidové monoméry a využívať ich na svoj rast. Väčšina dnes používaných prebiotík sa nachádza prirodzene v rastlinných potravinách (čakanka, cesnak, cibuľa, artičoky) a mnohé sú komerčne dostupné ako zložky pridávané do funkčných potravín. 152 Prebiotikum je stimulátorom množenia endogénnych probiotických mikroorganizmov, ďalej je zdrojom substancií, ktoré zasahujú do metabolizmu v čreve, ale aj po transporte portálnou krvou aj v pečeni. Ďalšou možnosťou v procese modulácie mikroflóry je použitie kombinácie probiotík a prebiotík. Kombináciou probiotík so synergicky pôsobiacimi zložkami sa zvyšuje účinnosť probiotických prípravkov a celkový efekt u hostiteľa. Synbiotický účinok zasahuje tenké i hrubé črevo, naviac, ak je prebiotikum utilizované probiotickým kmeňom, podporuje rast a proliferáciu mikroorganizmov v čreve (napr. Bifidobacterium sp. a fruktooligosacharidy). Fyziologické účinky a vplyv prebiotík na organizmus sú uvedené v tabuľke 19. Tabuľka 19 Fyziologické účinky prebiotík a ich vplyv na organizmus Zlepšená absorpcia minerálnych látok Zvýšenie absorpcie minerálnych látok, zvýšená minerálna denzita kostí, zníženie prejavov deficitu minerálnych látok Zlepšený metabolizmus tukov Zníženie obsahu triacylglycerolov, fosfolipidov, cholesterolu a LDL v sére, prostriedok na prevenciu kardiovaskulárnych ochorení Prevencia proti onkologickým ochoreniam Výrazné zníženie aktivity prokarcinogénnych enzýmov a tvorby aromatických látok Zlepšenie hladiny glukózy Úprava hladiny glukózy u pacientov s porušenou glukózovou toleranciou alebo aj s diabetom Zvyšovanie kapacity imunitného systému Stimulácia mechanizmov prirodzenej a slizničnej imunity Redukcia invázie patogénnych baktérií Pôsobenie proti septickému mnohoorgánovému poškodeniu Zdroj: Vlastná tabuľka 6.5 Synbiotikum Synbiotikum je zmes probiotík a prebiotík, ktoré spoločne vytvárajú synbiotické zlúčeniny obsahujúce jeden alebo viac probiotických kmeňov a prebiotické zložky. Funkcia synbiotík môže byť komplementárna alebo synergická. Komplementárne znamená, že každá zložka v synbiotiku je vybraná nezávisle pre svoj potenciálny účinok na zdravie hostiteľa. Väčšinou sa ale hovorí o synergii medzi zložkami, ktorá spočíva v selektívnom zvýhodnení probiotického organizmu obsiahnutými prebiotickými zlúčeninami. 153 Probiotiká využívajú prebiotické substráty ako zdroj energie. Schopnosť metabolizovať tieto substráty zlepšuje kolonizáciu a prežitie probiotických kmeňov v hrubom čreve, a tým zvyšuje alebo predlžuje ich probiotický účinok. Takto je tiež predĺžená trvanlivosť produktu. Substráty môžu byť využité aj rezidentnou bakteriálnou flórou. Synbiotiká boli navrhnuté na prekonanie možných problémov s prežitím probiotík. Výhoda synbiotík teda spočíva v ešte priaznivejšom účinku na črevnú flóru ako samotné probiotiká alebo prebiotiká. Synbiotiká znižujú pH, podporujú rast bifidobaktérií a laktobacilov, inhibujú potencionálne patogénne mikroorganizmy, stabilizujú prostredie čriev a uvoľňujú organické kyseliny s krátkym reťazcom. Probiotické kmene využívané v synbiotických produktoch zahŕňajú laktobacily (L. plantarum, L. paracasei, L. rhamnosus), bifidobaktérie (B. bifidum, B. lactis), Saccharomyces boulardii a iné, zatiaľ čo hlavné používané prebiotiká sú oligosacharidy (glukooligosacharidy), inulín a prebiotiká z prírodných zdrojov (korene čakanky atď.). Tieto viackmeňové prípravky môžu akumulovať rôzne charakteristiky typické pre tieto baktérie a tak ponúkať širšie spektrum biomedicínskych účinkov. Počet kmeňov v jednom prípravku sa môže pohybovať od jedného do osem. Baktérie rodu Bacillus vo viackmeňových prípravkoch môžu účinkovať ako potenciálne stimulátory rastu pre druhy Streptococcus a Lactobacillus. Synbiotiká možno považovať za prípravky, ktorých potencovaný ochranný a stimulačný účinok sa prejavuje len v kolóne. Potencované probiotiká musia vyhovovať týmto kritériám: a) musia byť efektívnejšie ako ich jednotlivé súčasti b) ich potencovaný ochranný a stimulačný účinok sa musí prejavovať vo všetkých častiach tráviacej sústavy. 6.6 Probiotická prevencia a terapia hnačkových ochorení Probiotiká sa používajú najmä ako prevencia a terapia hnačkovitých ochorení. Probiotické baktérie normalizujú zvýšenú črevnú permeabilitu, zmenenú intestinálnu mikroklímu a nadprodukciu črevných IgA, upravujú pomer intestinálnych baktérií smerom ku symbióze. Hnačkové ochorenia Antibiotická hnačka je bežnou komplikáciou užívania väčšiny druhov antibiotík. Rovnako tak ochorenie spôsobené Clostridium difficile, čo je anaeróbne grampozitívna baktéria spôsobujúca závažné vodnaté hnačky a je spojená s užívaním antibiotík. Suplementáciou Saccharomyces boulardii, alebo Lactobacillus rhamnosus sa výrazne znižuje incidencia antibiotickej hnačky. Zmes obsahujúca Bifidobacterium bifidum a Lactobacillus acidophilus znižuje proliferáciu patogénu po antibiotickej terapii. 154 Antinádorový účinok Dôkazy z in vitro štúdií ako aj na laboratórnych zvieratách indikujú, že kyselinu mliečnu produkujúce baktérie znižujú výskyt poškodenia DNA a iných zmien spojených s karcinogénnym procesom. Účinky na imunitný systém Baktérie produkujúce kyselinu mliečnu môžu mať všeobecný imunostimulačný efekt - podpora fagocytárnej funkcie buniek. Laktobacily zlepšujú imunitnú odpoveď organizmu, ako humorálnu tak celulárnu. Podporný účinok probiotík je známy aj pri prevencii a liečbe alergií. Probiotiká majú pozitívny vplyv pri redukcii detského atopického ekzému. Ostatné ochorenia Použitie probiotík obmedzujú akútnu pneumóniu u detí s cystickou fibrózou po podaní kmeňa Lactobacillus rhamnosus. U niektorých probiotických laktobacilov bol zistený protektívny účinok na urogenitálny trakt proti mikrobiálnym infekciám. Epidemiologické štúdie poukazujú na celosvetový vzostup alergických ochorení, hlavne v priemyselne vyspelých krajinách. Stúpa aj počet prípadov atopickej dermatitídy. Atopická dermatitída je u 30 – 40 % detí a u 20 % dospelých podmienená alergiou na niektorú potravinu. Potravinová alergia sprostredkovaná IgE protilátkami a vyskytujúca sa v útlom detstve je zväčša prechodný jav, ktorý s vyzrievaním imunitného systému môže postupne navodiť fenomén tolerancie. Probiotické baktérie produkujú napr. proteolytické enzýmy schopné degradovať mliečny kazeín na peptidy s inhibičným účinkom na proliferáciu lymfocytov a tvorbu prozápalových cytokínov. Nevhodná črevná mikroflóra nie je schopná poskytnúť tieto imunomodulačné stimuly. Vplyv probiotík na jednotlivé imunitné mechanizmy môže byť u zdravých jedincov iný ako u atopických jedincov. Probiotiká u zdravých jedincov napr. stimulujú fagocytózu periférnych fagocytov, ale u alergických osôb ju naopak znižujú. Experimentálne a klinicky overené účinky probiotík boli podkladom na ich využitie v prevencii a terapii nielen gastrointestinálnych, ale aj viacerých alergických chorôb, najmä potravinovej alergie a atopického ekzému. Probiotické baktérie sa však môžu uplatniť aj v primárnej prevencii atopických chorôb u detí s vysokým rizikom ich vzniku. Starí ľudia majú v porovnaní s ľuďmi stredného alebo mladšieho veku zníženú najmä prirodzenú a bunkovú imunitu. Tento fyziologický defekt sú schopné vo veľkej miere normalizovať funkčné požívatiny alebo potravinové doplnky obsahujúce probiotiká. Nie menej dôležitá je skutočnosť, že probiotiká sú schopné znižovať hladinu sérového cholesterolu a znižovať tak pôsobenie rizikových faktorov kardiovaskulárnych chorôb, ale takéto zníženie sa nepozoruje u každého jedinca, pretože zvýšené hladiny cholesterolu nemajú jednotnú príčinu. 155 Okrem už vyššie uvedených klinických účinkov a ochorení, vykazujú probiotiká aj mnohé ďalšie blahodarné účinky pre konzumenta: - syntetizujú vitamíny skupiny B, K, niacín, kyselinu folovú - zohrávajú úlohu v cirkulácii estrogénu a znižovaní zvýšenej hladiny pohlavných hormónov u žien - napomáhajú vylučovaniu karcinogénnych zlúčenín, znižujú aktivitu betaglukuronidáz, azoreduktáz a nitroreduktáz, čo sú enzýmy podieľajúce sa na vzniku rakoviny, a tým znižujú frekvenciu vzniku rakoviny hrubého čreva - viažu mutagénne amíny vznikajúce pri príprave jedál bohatých na proteíny - znižujú hladinu cholesterolu v krvi jeho zabudovaním do vlastných plazmatických membrán - tvoria kyselinu mliečnu, ktorá má schopnosť konať ako zhášač voľných radikálov, čo môže byť jedným z dôležitých faktorov v prevencii rakoviny hrubého čreva - zástupcovia rodu Lactobacillus (L. acidophilus, L. casei a L. rhamnosus) inhibujú apoptózu buniek črevného epitelu.