В последнее время повысился интерес к использованию пребиотиков, пробиотиков и постбиотиков для изменения микробиома кишечника. Представляем вам всесторонний обзор постбиотиков, включая их механизм действия, клинические характеристики и потенциальные терапевтические применения. Поскольку постбиотики не содержат живых микроорганизмов, риски, связанные с их приемом, сведены к минимуму.
Что такое постбиотики?
Постбиотики — это побочные продукты процесса ферментации, осуществляемого пробиотиками в кишечнике. Другими словами, пробиотики питаются пребиотиками и образуются постбиотики (3).
Чтобы не путаться в терминах, вот краткое описание:
- Пробиотики — это полезные или «дружественные» бактерии, которые живут в кишечнике и превращают клетчатку в соединения, полезные для здоровья (1).
- Пребиотики — это группа питательных веществ, в основном клетчатка, которые питают полезные бактерии в кишечнике (2).
- Синбиотики — это комбинация пребиотиков и пробиотиков, которые оказывают благотворное влияние на микробиом кишечника.
- Постбиотики — это биоактивные соединения, которые производят пробиотические бактерии, когда они потребляют пребиотики (клетчатку).
Читайте нашу статью «Пробиотики и пребиотики: в чем разница?», чтобы стать экспертом в этом вопросе.
Оказывается, что все полезные свойства для здоровья, связанные с пребиотиками и пробиотиками, на самом деле связаны с производством постбиотиков.
Хотя постбиотики не содержат живых микроорганизмов, они оказывают благотворное влияние на здоровье за счет аналогичных механизмов, характерных для пробиотиков, сводя к минимуму риски, связанные с их приемом. Следовательно, как и у пребиотиков, так и у постбиотиков нет серьезных побочных эффектов, и при этом они сохраняют эффективность, аналогичную пробиотикам.
Оптимальный состав микробиома как признак благополучия человека.
Состав и структура микробиома — один из факторов, определяющих правильное развитие и здоровье человека.
Крыша, представляющая микробиом, может быть непроницаемой и надежной только при условии, что нижележащие конструкции прочные. Основа для строительства — правильное питание и физическая активность. Метафорический фундамент, представленный правильным питанием и физической активностью, подчеркивает главную роль здорового образа жизни в поддержании здоровья и благополучия человека. Соединители (столбы) между «крышей» и «фундаментом», которые цементируют конструкцию, являются пре-, про- и постбиотиками. В настоящее время большое количество исследований сосредоточено на определении идеальной пропорции и формы каждой колонны. Важно отметить, что на состав микробиома также влияют другие факторы, которые не указаны на этом рисунке, например, способ родов, использование антибиотиков, наличие братьев и сестер и многое др.
Виды постбиотиков
Постбиотики представляют собой любое вещество, высвобождаемое или продуцируемое метаболической активностью микроорганизма, которое прямо или косвенно оказывает благотворное влияние на хозяина [ 7 ].
Концепция постбиотиков основана на наблюдении, что положительные эффекты микробиоты опосредованы секрецией различных метаболитов.
Существуют различные виды постбиотиков (3):
- короткоцепочечные жирные кислоты;
- липополисахариды;
- экзополисахариды;
- ферменты;
- фрагменты клеточной стенки;
- бактериальные лизаты (смесь из бактериальных компонентов);
- бесклеточные супернатанты (смесь соединений, продуцируемых бактериями и дрожжами);
- различные другие метаболиты, такие как витамины и аминокислоты.
Постбиотические добавки пока не так доступны, как пребиотики и пробиотики, но их уже можно купить в интернет-магазинах здорового питания или можно увеличить количество постбиотиков в своем организме, употребляя больше пребиотических продуктов (клетчатки) и пробиотиков, поскольку постбиотики являются их конечным продуктом.
Какая польза для здоровья от постбиотиков
Хотя концепция постбиотиков довольно нова, они существуют уже давно и связаны с полезными функциями для здоровья. Постбиотики обладают плейотропными свойствами. В медицинской практике под плейотропией понимают множественность эффектов одного и того же лекарственного средства.
За счет индукции дифференцировки Т-регуляторных лимфоцитов и синтеза противовоспалительных цитокинов постбиотики восстанавливают дисбаланс между двумя основными ветвями иммунной системы, представленными лимфоцитами Th1 и Th2. Баланс между лимфоцитами Th1 и Th2 жизненно важен для иммунорегуляции, и его нарушение вызывает различные иммунные заболевания, в том числе атопические.
Антибактериальная активность, вероятно, опосредована воздействием постбиотиков на молекулярную структуру энтероцитов, что приводит к закрытию кишечного барьера.
«Статиноподобная» активность постбиотиков и их будущее терапевтическое применение при метаболических и родственных заболеваниях ожидаются с большим нетерпением.
Повышают иммунитет
Постбиотики обладают свойствами, которые помогают укрепить иммунную систему.
Иммуномодулирующие эффекты предполагались давно [ 77 ]. Например, бутират (короткоцепочечная жирная кислота) индуцирует дифференцировку регуляторных Т-клеток (Treg) в кишечнике [ 78 ]. Кроме того, пропионат (еще одна короткоцепочечная жирная кислота) усиливает образование периферических Treg [ 79 ].
Другие постбиотики, выделенные из культуры Bacillus coagulans (супернатант, фрагменты клеточной стенки), также индуцируют продукцию противовоспалительных цитокинов и способствуют Т-хелперному (Th) 2-зависимому иммунному ответу [ 80 ].
Более того, многочисленные эксперименты in vitro показали, что супернатант от Bifidobacterium breveкультура индуцирует созревание и выживание дендридных клеток и, следовательно, увеличивает секрецию IL-10 и ингибирует секрецию TNF-α [ 81 ]. Эти свойства могут быть ответственны за ограничение Th1-опосредованных ответов и усиление Th2-опосредованных ответов [ 82 ], что часто наблюдается у лиц, предрасположенных к атопическим заболеваниям.
Исследования на взрослых показали, что постбиотики усиливают иммунную систему и могут защитить от инфекций, таких как простуда.
Одно 12-недельное исследование с участием 80 здоровых пожилых людей показало, что ежедневный прием постбиотиков снижает риск респираторной инфекции путем улучшения способности вырабатывать антитела, которые и помогают защищать организм от вредных бактерий и токсинов (4).
В другом 20-недельном исследовании 300 пожилых людей, разделенных на три группы, получали либо плацебо, либо постбиотики в низких дозах, либо постбиотики в высоких дозах для защиты от простуды. К концу исследования в группе плацебо заболело простудой большее количество людей, чем в группах с низкой и высокой дозой постбиотиков (5).
Использование бактериальных лизатов у детей было связано со значительным уменьшением инфекции дыхательных путей по сравнению с контролем [ 56 ].
Уменьшают проблемы пищеварения
Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) поражает более 1 миллиона человек в Соединенных Штатах.
Исследования показывают, что постбиотики, такие как короткоцепочечные жирные кислоты, помогают улучшить симптомы у людей с язвенным колитом легкой и средней степени тяжести, а также с болезнью Крона — двумя типами ВЗК.
У людей с воспалительными заболеваниями кишечника, как правило, меньше вырабатывается в кишечнике короткоцепочечных жирных кислот, таких как бутират, которые нужны для регулирования иммунитета и контроля воспаления в пищеварительном тракте. Например, бутират важен для активации иммунных клеток, которые помогают уменьшить воспаление (6).
Было обнаружено, что бутират (SCFA) поддерживает регенерацию кишечного эпителия [ 88 ]. Между тем, супернатант, полученный из одного из наиболее распространенных пробиотических штаммов, L. rhamnosus GG , помогает защитить гладкомышечные клетки кишечника человека от повреждения [ 89 ].
Некоторые постбиотики могут оказывать прямое противомикробное действие, закрывая кишечный барьер, конкурентно связываясь с рецепторами, необходимыми для некоторых патогенных бактерий, изменяя экспрессию генов хозяина или модулируя локальную среду [ 12 ].
Небольшое исследование с участием 13 человек с болезнью Крона от легкой до умеренной степени тяжести показало, что ежедневный прием 4 граммов бутирата в течение 8 недель привел к клиническим улучшениям и ремиссии у 53% участников (7).
Несколько более ранних исследований постбиотиков и ВЗК, проведенных в основном в 1990-х годах, показывают, что короткоцепочечные жирные кислоты, улучшают симптомы язвенного колита (8, 9, 10, 11).
Помогают предотвратить и лечить диарею
Исследования показывают, что постбиотики помогают предотвратить и лечить диарею.
Например, обзор семи исследований с участием 1740 детей показал, что добавление постбиотиков значительно сокращает продолжительность диареи и более эффективно, чем лечение плацебо, в предотвращении диареи, фарингита и ларингита (12).
Аналогичным образом, обзор 23 исследований с участием 3938 детей показал, что добавление постбиотиков было значительно более эффективным, чем плацебо, в предотвращении диареи, связанной с антибиотиками (13).
В небольшом исследовании 2003 года 137 взрослых с хронической диареей лечились либо постбиотическими добавками, либо добавками с пробиотиками в течение 4 недель. К концу исследования было доказано, что постбиотическая добавка более эффективна при лечении диареи, чем пробиотик (14).
Кроме того, 4-недельное исследование с участием 297 взрослых с синдромом раздраженного кишечника (СРК) показало, что добавление постбиотиков значительно снижает частоту опорожнения кишечника, вздутие и боль в животе и улучшает общее качество их жизни (15).
Антиатеросклеротические эффекты
Постбиотики также могут играть роль в метаболизме липидов и снижать риск сердечно-сосудистых заболеваний. Например, пропионат SCFA может ингибировать конденсацию предшественников холестерина, что приводит к статиноподобным эффектам [ 50 ]. Кефиран также обладает антиатерогенными свойствами, что может быть результатом уменьшения воспаления, предотвращения накопления холестерина в макрофагах и снижения концентрации липидов [ 22 ]. Более того, было обнаружено , что бактериальные лизаты Lactobacillus снижают уровни триглицеридов и холестерина ЛПНП, одновременно повышая уровень полезного холестерина ЛПВП на модели мышей с ожирением [ 90 ]. Этот благотворный эффект фрагментированных лактобацилл на липидный профиль были вызваны активацией рецептора, активируемого пролифератором пероксисом (PPAR) α, который также является терапевтической мишенью липидоснижающих препаратов фибратного класса [ 90 ]. Более того, пропионат стимулировал высвобождение пептида YY и GLP-1 в клетках толстой кишки человека и приводил к значительному снижению общего содержания жировой ткани и содержания внутрипеченочных липидов in vivo [ 91 ].
Использование при аллергических заболеваниях
Считается, что постбиотики могут быть жизнеспособным вариантом лечения аллергических заболеваний, поскольку они могут восстанавливать баланс Th1 / Th2-опосредованных иммунных ответов и поддерживать созревание иммунной системы. Действительно, имеющиеся данные подтверждают использование постбиотиков для предотвращения обострений астмы / хрипов у детей [ 57 , 101 ]. Кроме того, тяжесть симптомов атопического дерматита была обратно пропорциональна количеству бутират-продуцирующих бактерий в кишечнике [ 102 ], а пероральный прием бактериального лизата ассоциировался с лучшими результатами лечения атопического дерматита у детей [ 61].
Исследование с участием 34 взрослых с атопическим дерматитом (экземой) показало, что прием постбиотиков в течение 8–12 недель значительно снижает тяжесть состояния. Для сравнения, в группе плацебо улучшений не наблюдалось (16).
Другие потенциальные преимущества
- Помогают в похудении. Несколько исследований показывают, что постбиотики, такие как короткоцепочечные жирные кислоты, могут способствовать снижению веса, подавляя сигналы голода (17, 18, 19).
- Помогают снизить риск сердечных заболеваний. Исследования на животных показали, что бутират помогает снизить артериальное давление и подавляет гены, которые играют роль в производстве холестерина (20, 21 ).
- Помогают контролировать уровень сахара в крови. Исследования показывают, что бутират может помочь контролировать уровень сахара в крови (22, 23).
- Может иметь противоопухолевые свойства. Некоторые исследования в пробирках и на животных показывают, что постбиотики могут обладать качествами, которые помогают подавлять рост и распространение некоторых раковых клеток, например, клетки рака толстой кишки и желудка (24, 25, 26).
Безопасны ли постбиотики?
При обсуждении терапевтических преимуществ следует обращать внимание на превосходство постбиотиков над пробиотиками с точки зрения безопасности. Несомненным преимуществом постбиотиков является обход проблемы приобретения генов устойчивости к антибиотикам и факторов вирулентности, которые могут возникать in vivo при использовании пробиотиков [ 95 ].
Постбиотики устраняют необходимость контакта с живыми микроорганизмами, что особенно важно для детей с незрелой иммунной системой и неплотным кишечным барьером.
