Bifidobacterium animalis subsp. Lactis

Bifidobacterium animalis subsp. Lactis — относятся к грамположительным неподвижным анаэробным бактериям, продуцирующим молочную кислоту и не имеющими каталазной активности. Bifidobacterium animalis subsp. Lactis BB-12 имеют нерегулярную палочковидную форму, не образуют спор и являются одними из наиболее распространенных бактерий, входящих в состав пробиотиков, а также популярным модельным объектом для изучения свойств бифидобактерий.

Бифидобактерии BB-12 были впервые выведены и помещены в коллекцию культур датской компанией Chr. Hansen[en] в 1983 году. На тот момент считалось, что данный штамм следует отнести к виду Bifidobacterium bifidum, однако более поздние исследования с применением молекулярно-генетических методов показали, что штамм относится к виду Bifidobacterium animalis и подвиду lactis. Геном BB-12 был полностью секвенирован в 2010 году.

Согласно результатам протеомного анализа, штамм BB-12 может продуцировать внеклеточные белки, связывающие олигосахариды, аминокислоты и ионы магния, а также ферменты, способные метаболизировать бактериальные клеточные стенки, и около двух десятков белков, способных взаимодействовать с клетками эпителия кишечника, связываться с молекулами коллагена и осуществлять регуляцию работы иммунной системы кишечника.

Бифидобактерии BB-12 лучше других штаммов переносят действие кислотной среды желудка, а также желчных кислот и солей, которые в высоких концентрациях присутствуют в тонком кишечнике. Другой особенностью BB-12 является способность эффективно закрепляться на слизистой оболочке кишечника, в том числе после ротавирусной инфекции.

Хорошая способность к адгезии к слизистой оболочке кишечника определяет высокий колонизационный потенциал штамма Bifidobacterium animalis subsp. lactis. В ходе многочисленных исследований было подтверждено, что на фоне применения Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bb-12 в кишечнике увеличивается количество бифидобактерий. Наряду с положительными сдвигами в составе микробиоценоза штамм способствует снижению рН кала и повышению содержания КЦЖК. Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bb-12 не только сохраняет свою жизнеспособность при прохождении верхних отделов ЖКТ, но и принимает активное участие в процессах метаболизма.

При использовании Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bb-12 были отмечены благоприятные клинические эффекты, связанные с активацией местного иммунитета ЖКТ. В ходе наблюдения исследователи оценивали уровень секреторного IgA кала, а также специфических поствакцинальных IgA к вирусу полиомиелита и ротавирусу. Отмечено, что у детей, рожденных через естественные родовые пути, вскармливание смесью с пробиотиками приводило к достоверному увеличению уровня секреторного IgA кала по сравнению с группой вскармливания смесью без пробиотика. Концентрация антител к вирусу полиомиелита была достоверно выше у всех младенцев, получавших обогащенную смесь, в то время как тенденция к увеличению уровня антиротавирусных антител при применении обогащенной смеси по сравнению со смесью без пробиотиков была отмечена среди младенцев, рожденных путем кесарева сечения.

Основными механизмами пробиотического действия ВВ-12 являются ингибирование роста патогенных микроорганизмов, повышение барьерной функции эпителия кишечника и коррекция иммунного ответа.

Ингибирование роста патогенных микроорганизмов осуществляется с помощью ряда механизмов, включая продукцию ингибиторных веществ (органические кислоты, Н2О2, бактериоцины), удаление или деградация токсинов, конкуренция за места связывания с клеточными рецепторами и эпителием слизистой оболочки. Изучение in vitro действия 4 различных микроорганизмов, включая ВВ-12, в отношении продукции антагонистической субстанции следующими микроорганизмами: Bacillus cereus, Clostridium difficile, Clostridium perfringens TYPE A, Escherichia coli ATCC 4328, Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica subsp enterica serovar Typhimurium, S. enterica subsp. enterica serovar Typhi, Shigella flexneri, Shigella sonnei и Candida albicans, показало что, только ВВ-12 и еще одна линия микроорганизмов ингибировали рост патогенных микроорганизмов. ВВ-12 проявляют антагонистическую активность в отношении 8 из 12 изученных патогенов.

Bifidobacterium animalis subsp. lactis ВВ-12 способна к ингибированию патогенных микроорганизмов в кишечнике с помощью продукции антимикробных субстанций и конкуренцией за связывание с эпителием кишечника.

Изучение влияния ВВ-12 на барьерную функцию кишечника показало, что ВВ-12 увеличивает прочность межклеточных контактов и защищает эпителиальный барьер от повреждения.

ВВ-12 оказывает также положительный эффект в отношении диарей, вызванных антибиотиками. В частности, исследовали эффективность ВВ-12 для 343 пациентов, получавших антибиотики в течение 7 дней. Через 14 дней лечения частота антибиотико-ассоциированных диарей в группе пробиотиков снижалась до 10,8% по сравнению с 15,6% в группе плацебо. Длительность диареи была достоверно ниже (2,32 дня) в группе пробиотика по сравнению с плацебо (4,58 дня). Частота тяжелой диареи в группе плацебо была также достоверно выше (96%), чем в группе пробиотиков (31,6%). Эти результаты показывают, что ВВ-12 может достоверно уменьшать длительность и тяжесть антибиотико-ассоциированных диарей.

В отдельной серии исследований доказано, что ВВ-12 повышает эффективность эрадикации Helicobacter pylori у 88 практически здоровых пациентов, инфицированных H. pylori, получавших пастеризованное ферментированное молоко, содержавшее ВВ-12 и Lactobacillus acidophilus LA-5, или ферментированное молоко, содержавшее ВВ-12 и L. acidophilus LA-5, в течение 8 недель. Пациенты контрольной группы получали ферментированное молоко, не содержавшее ВВ-12 и L. acidophilus LA-5, также в течение 8 недель. Показано, что у пациентов, получавших молоко с ВВ-12, длительность антибиотико-ассоциированных диарей была менее продолжительной (до 4 дней) по сравнению с контрольной группой пациентов (10 дней). Показано также, что ВВ-12 нормализовала микрофлору кишечника у пациентов, инфицированных H. pylori. Таким образом, ВВ-12 снижают частоту и длительность антибиотико-ассоциированных диарей у пациентов после антибактериальной терапии и повышают эффективность эрадикации.

Важным аспектом действия ВВ-12 на организм человека является ее влияние на иммунную функцию. Пробиотики могут взаимодействовать с иммунной системой различными способами, в т.ч. увеличивать продукцию антител, увеличивать клеточную активность иммунокомпетентных клеток, модулировать сигналы эпителиальных и иммунных клеток. Исследование влияния ВВ-12 на функцию иммунной системы у здоровых людей с помощью оценки интенсивности вакцинации выявило увеличение специфических и общих антител против гриппа по сравнению с плацебо, а также цитокинов интерлейкина-2 (ИЛ-2), ИЛ-10, интерферона γ, причем влияние ВВ-12 было дозозависимым.

ВВ-12 уменьшали также риск инфекций респираторной системы, что было показано в рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании. В этом исследовании было продемонстрировано, что средняя длительность острых респираторных вирусных инфекций (ОРВИ) была достоверно меньше на 2 дня, а средняя тяжесть инфекции – на 34% ниже в группе студентов, получавших пробиотик, по сравнению с плацебо [20]. Эти данные показывают, что обогащение рациона ВВ-12 может увеличивать сопротивляемость организма к общим инфекциям путем усиления иммунного ответа. ВВ-12 может также снижать частоту и длительность ОРВИ.

Исследования подтверждают гипотезу о том, что Bifidobacterium animalis subsp. lactis играет полезную роль в поддержании барьерной функции кишечника во время желудочно-кишечных инфекций, конкурируя и исключая потенциальные патогены с помощью различных механизмов; поддержание нормальной функции плотного соединения in vitro; и регулирование иммунной защиты хозяина от патогенов в исследованиях как in vitro , так и на людях. Было замечено, что это приводит к снижению заболеваемости диареей. Интересно, что Bifidobacterium animalis subsp. lactis также поддерживает нормальную физиологическую функцию у пожилых людей с иммунодефицитом, а также конкурирует и исключает потенциальные патогены. Bifidobacterium animalis subsp. lactis сокращает время кишечного транзита и увеличивает частоту дефекации при функциональном запоре, возможно, за счет модуляции оси кишечник-мозг-микробиота, в основном через сигнальный путь серотонина, посредством короткоцепочечных жирных кислот, полученных в результате микробной ферментации. Таким образом, Bifidobacterium animalis subsp. lactis является пробиотиком, который может способствовать облегчению расстройств, связанных с нарушением моторики кишечника.

Было показано, что Bifidobacterium animalis subsp. lactis поддерживает здоровую/нормальную кишечную микробиоту против процесса старения, а также путем конкуренции и исключения вредных патогенов как на таксономическом, так и на функциональном уровнях. Кроме того, дополнительные доказательства поддержки кишечной микробиоты можно найти в комбинированных продуктах, содержащих Bifidobacterium animalis subsp. lactis. Bifidobacterium animalis subsp. lactis) совместно с полидекстрозой (6,25 г/день) в течение 2 недель увеличивали долю фекальных бактероидов у здоровых молодых японских женщин, в то время как синбиотический формат имел лучшие синергические результаты, чем только пробиотик, с точки зрения большей доли этого рода среди всего микробного сообщества. В недавнем пилотном исследовании китайских новорожденных после 28-дневного приема синбиотика Bifidobacterium animalis subsp. lactis с момента рождения сложность и сходство микробиоты кишечника у новорожденных, рожденных с помощью кесарева сечения, в разные периоды времени и среди разных людей были аналогичны таковым у новорожденных, рожденных естественным путем. Более того, после третьего дня вмешательства увеличилась численность как бифидобактерий, так и лактобактерий.

Желудочно-кишечные инфекции часто приводят к диарее у людей, которая считается основной причиной смертности среди людей всех возрастов во всем мире. Ротавирус, виды Shigella и виды Salmonella. являются тремя основными причинами смертности от диареи, тогда как первые две типичны для детей в возрасте до пяти лет. Ведущими факторами риска диареи с 2005 по 2015 год оставались неизменными: плохая гигиена в водоснабжении и пищевой цепи, где бактериальными патогенами являются организмы, вызывающие пищевое отравление.

Кишечник образует границу между внутренней частью (телом) и внешней средой (просветом), поэтому кишечный барьер незаменим и включает в себя как физический, так и иммунологический барьер, предотвращая проникновение в организм болезнетворных бактерий и других вредных веществ, одновременно позволяя питательным веществам и воде усваиваться. Целостность кишечного барьера является предпосылкой гомеостаза функции слизистой оболочки, которая сбалансирована для максимизации абсорбционной способности при сохранении эффективных защитных реакций против химических и микробных воздействий.

Bifidobacterium animalis subsp. lactis поддерживает целостность эпителия.

Внутренняя поверхность кишечника состоит из слоя клеток (эпителия), покрытого слоем слизи (вязкоэластичный слой, состоящий преимущественно из белково-связанных углеводов), играющего ключевую роль в механизме барьерного действия.

Плотные соединения (TJ) представляют собой межклеточные соединительные комплексы, которые образуют непрерывный межклеточный барьер между эпителиальными клетками, основными компонентами которых являются белки клаудин и окклюдин. Эти структуры контролируют и поддерживают сбалансированную кишечную проницаемость. Повышенная проницаемость связана с болезненными состояниями, которые часто характеризуются воспалением слизистой оболочки кишечника. Следовательно, правильная регуляция функции плотных соединений важна для поддержания здоровья и профилактики заболеваний. Бесклеточный супернатант (CFS) Bifidobacterium animalis subsp. lactis может увеличивать прочность TJ, измеряемую как трансэпителиальное электрическое сопротивление (TEER), хотя и не до такой степени, которая является статистически значимой, в то время как CFS энтерогеморрагических Escherichia coli (EHEC) значительно снижает TEER.

Циклооксигеназы (ЦОГ) играют роль в нормальной физиологической функции, а также в борьбе с патогенными бактериями. У человека существуют две изоформы ЦОГ: ЦОГ-1, способствующая поддержанию физиологических функций, тогда как ЦОГ-2 как индуцируемый фермент опосредует патогенные воспалительные реакции. Bifidobacterium animalis subsp. lactis, так и EHEC продемонстрировал значительное увеличение соотношения ЦОГ-2 к ЦОГ-1, но лежащие в основе механизмы различны. EHEC CFS индуцировал увеличение ЦОГ-2 и снижение ЦОГ-1, тогда как Bifidobacterium animalis subsp. lactis CFS индуцировал небольшое увеличение ЦОГ-2 и сохранял уровень ЦОГ-1, подтверждая иммуностимулирующие свойства Bifidobacterium animalis subsp. lactis, которые приводят к активации и поддержанию нормальных физиологических функций у пожилых людей в условиях старения иммунитета, но не при патологическом воспалении.

Bifidobacterium animalis subsp. lactis демонстрирует конкурентные преимущества против энтеропатогенов.

Предварительная обработка EHEC CFS Bifidobacterium animalis subsp. lactis снизила количество культивируемых E. coli, а также их инвазивную способность и характеристики клеточной ассоциации патогенного штамма. И Bifidobacterium animalis subsp. lactis, и Salmonella typhimurium эффективно прикрепляются к клеткам INT-407, а адгезионная способность Bifidobacterium animalis subsp. lactis была аналогична адгезивной способности S. typhimurium. Тем не менее, значения адгезии, полученные в ходе анализов с совместной обработкой, показали, что Bifidobacterium animalis subsp. lactis может значительно уменьшить количество прикрепленных S. typhimurium, в то время как количество прикрепленных Bifidobacterium animalis subsp. lactis не зависит от S. typhimurium.

Bifidobacterium animalis subsp. lactis регулирует иммунную защиту хозяина от патогенов.

Bifidobacterium animalis subsp. lactis продемонстрировал потенциал защиты энтероцитов от воспалительных реакций, вызванных S. typhimurium и липополисахаридом (ЛПС) in vitro. Сильная экспрессия интерлейкина (IL)-8 индуцировалась, когда клетки INT-407 подвергались воздействию S. typhimurium. Однако живые и убитые нагреванием Bifidobacterium animalis subsp. lactis не только функционально модулируют эпителий путем ингибирования конститутивного уровня мРНК IL-8 и ослабления индуцированной S. typhimurium экспрессии гена IL-8, но также защищают клетки INT-407 от производства белка IL-8 активируется ЛПС. Аналогичные результаты были обнаружены в отношении экспрессии генов фактора некроза опухоли (TNF)-α и IL-1β. Экспрессия TNF-α повышалась с помощью живого B Bifidobacterium animalis subsp. lactis, но уровни экспрессии были намного ниже, чем с S. typhimurium.

И S. typhimurium, и EHEC являются важными причинами пищевых отравлений в плохих гигиенических условиях, тогда как E. coli и ротавирус являются частыми причинами диареи у младенцев и молодых животных. Последние два инфекционных агента также часто вызывают диарею у поросят во время отъема, что делает поросят идеальной моделью для изучения этого типа желудочно-кишечных инфекций. Введение Bifidobacterium animalis subsp. lactis поросятам-отъемышам привело к значительному снижению случаев диареи в течение первых 2 дней после отъема. Уровни кишечной палочки и ротавируса в кале также были ниже в группе лечения, у которой наблюдался значительно более высокий титр специфических антител в кале. Кроме того, на моделях мышей было обнаружено, что Bifidobacterium animalis subsp. lactis защищает животных от S. typhimurium и EHEC с более низким уровнем заболеваемости. У мышей, получавших пробиотики, также наблюдалось значительно большее количество фагоцитарно-активных лейкоцитов. Эти данные указывают на механизм усиленной иммуноопосредованной защиты Bifidobacterium animalis subsp. lactis от желудочно-кишечных инфекций. Более того, в крупном рандомизированном исследовании, проведенном в Индии, Bifidobacterium animalis subsp. lactis продемонстрировал эффективность в снижении заболеваемости диареей и лихорадкой в ​​сезон дождей (август и сентябрь), когда заболеваемость диареей самая высокая. Фекальный иммуноглобулин (Ig)A и сывороточный маркер воспаления IL-8 также были значительно снижены в группе Bifidobacterium animalis subsp. lactis по сравнению с плацебо. Аналогичные наблюдения были сделаны с Bifidobacterium animalis subsp. lactis в сочетании с галактоолигосахаридами (ГОС); снижение заболеваемости дизентерией и демонстрация тенденции (p = 0,08) к снижению заболеваемости диареей.

Регулирует перистальтику и снимает симптомы запора.

Запор без идентифицируемых органических причин может относиться к медленно транзитному запору (STC) или обструкционному запору, которые связаны с плохим образом жизни, таким как диета с высоким содержанием жиров/белков, недостатком клетчатки и жидкости, а также физических упражнений. Типичным клиническим симптомом STC является удлиненное время транзита по кишечнику (GTT), которое может быть результатом дисфункции гладких мышц толстой кишки.

Bifidobacterium animalis subsp. lactis продемонстрировал прокинетическое действие на субъектов, страдающих функциональным запором (ФК). Например, ежедневный прием Bifidobacterium animalis subsp. lactis как в высоких (1,72 × 10 10 КОЕ), так и в низких (1,8 × 10 9 КОЕ) дозах в течение 2 недель уменьшал время кишечного транзита (ВКТ) у 100 взрослых, страдающих запорами, без каких-либо изменений. в группе плацебо. Этот факт сокращения CTT не наблюдался у Ibarra et al., которые исследовали влияние Bifidobacterium animalis subsp. Lactis, используя аналогичный режим вмешательства, но более продолжительный (4 недели) у 228 взрослых с запором, у которых диагностирован тот же критерий ROME III, что и у Waller et al. Однако подгруппа субъектов (N = 65) с частотой дефекации (BMF) менее трех дефекаций в неделю (т.е. те, у кого были запоры) получила пользу от употребления штамма. Через 4 недели ежедневные дозы 10 10 КОЕ (высокая дозировка) и 10 9 КОЕ (низкая доза) увеличивали частоту испражнений в неделю на 2 и 1,7 соответственно. Результаты консистенции стула показали, что участники Ibarra et al. были субъектами с легким запором (Бристольская шкала стула) без изменения уровня запора после вмешательства. Однако Аоэ и др. не наблюдали влияния только Bifidobacterium animalis subsp. lactis на BMF у женщин, страдающих запорами, после 2-недельного приема добавок. Однако исследуемая популяция была недостаточно мощной; только семь субъектов в группе лечения. В том же исследовании Aoe et al. исследовали результаты по характеристикам стула в группе синбиотического вмешательства, где сочетались полидекстроза (6,25 г/день) и Bifidobacterium animalis subsp. lactis (10 9 КОЕ/день). Этот синбиотик показал увеличение количества стула, что положительно коррелировало с относительной численностью Bacteroides . Важно отметить, что сообщалось о положительном влиянии PDX на консистенцию стула и функцию кишечника. Другие исследования с использованием Bifidobacterium animalis subsp. lactis в сочетании с другими пробиотиками или пребиотиками наблюдали улучшения после вмешательства в функции кишечника, такие как укорочение CTT ( 26 ), увеличение частоты и консистенции стула, уменьшение симптомов метеоризма.

Эти наблюдения за работой кишечника доказали, что Bifidobacterium animalis subsp. lactis влияет на моторику толстой кишки, что, скорее всего, происходит за счет прямого взаимодействия с факторами хозяина, а не за счет изменения секреции воды и электролитов, хотя улучшение количества стула наблюдалось в сочетании с полидекстрозой, которая является растворимым волокном.