Lactobacillus paracasei: пробиотические свойства и клиническая эффективность | Новикова В.П., Кравцова К.А.

Введение

Lactobacillus paracasei — грамположительный, факультативно гетероферментативный, не образующий спор микроорганизм, являющийся факультативным анаэробом.

Род Lactobacillus является частью группы молочнокислых бактерий — грамположительных микроорганизмов, которые продуцируют молочную кислоту в качестве основного конечного продукта ферментации и часто участвуют в ферментации пищевых продуктов [1]. Lactobacillus casei, L. paracasei и Lactobacillus rhamnosus являются четко определенными репрезентативными видами, вместе они таксономически классифицируются в рамках узкой группы (L. casei) факультативных гетероферментативных лактобактерий [2].

До 1989 г. группа L. casei состояла из пяти подвидов, после чего была дополнительно классифицирована на вышеупомянутые три вида внутри этой группы, а именно L. casei, L. paracasei, который в дальнейшем был разделен на два подвида (subsp. tolerans и subsp. paracasei), и L. rhamnosus [3]. Нынешняя таксономия группы L. casei по-прежнему основана на исследовании M.D. Collins et al. [3], хотя и стала предметом обширных дискуссий [4, 5].

Полные последовательности генома некоторых штаммов L. casei/paracasei находятся в открытом доступе [6–9] и зарегистрированы в GenBank под определенными регистрационными номерами. Размер геномов составляет 2,9–3,0 МБ, предположительно они кодируют около 3000 белков. Так, L. paracasei DTA 93 имеет 2990 кодирующих генов, а L. paracasei BD-II и L. paracasei LC2W — 3139 и 3121 ген соответственно.

Пробиотические свойства L. paracasei

В соответствии с определением Всемирной организации здравоохранения, пробиотики — это живые организмы, которые при введении в определенной дозе оказывают положительное воздействие на организм хозяина. Пробиотические микроорганизмы также должны соответствовать ряду требований, т. е. они должны проявлять устойчивость к сложным условиям желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) (низкий рН, присутствие желчных кислот) и характеризоваться высокой адгезией к кишечному эпителию и полным отсутствием вирулентности [10]. Пробиотики могут принести пользу здоровью человека, подавляя рост кишечных патогенов, стимулируя рост полезных микроорганизмов, снижая концентрацию холестерина в сыворотке крови и проявляя антиоксидантную активность. Эти эффекты могут быть вызваны самими микроорганизмами или их метаболитами, такими как бактериоцины, экзополисахариды и органические кислоты.

В исследовании I. Dehghani Champiri et al. [11] штамм L. paracasei LB12 продемонстрировал свою устойчивость к среде желудка in vitro с выживаемостью 58,04% при рН 3 и более чем 50% устойчивостью к различным концентрациям солей желчи.

Также L. paracasei интересна своей способностью к продукции особого экзополисахарида. M.G. Lee et al. [12] выделили штамм L. paracasei EPS DA-BACS, продуцирующий экзополисахарид (ЭПС), из фекалий здорового человека и описали его пробиотические свойства. Очищенный ЭПС проявлял ингибирующую рост активность в отношении Clostridium difficile. L. paracasei EPS DA-BACS полностью подавляла рост Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa и Aspergillus brasiliensis, а также проявляла высокую ингибирующую рост активность в отношении золотистого стафилококка и кишечной палочки. При этом очищенный ЭПС способствовал росту Lactobacillus gasseri, Bifidobacterium bifidum, B. animalis и B. faecale. Более того, L. paracasei EPS DA-BACS показала высокую толерантность к кислотам, солям желчи и панкреатину. При этом L. paracasei EPS DA-BACS, содержащие ЭПС, показали более высокую кислотоустойчивость, чем клетки, не содержащие ЭПС. Таким образом, ЭПС, продуцируемый L. paracasei, может придавать клеткам кислотоустойчивость и повышать их выживаемость.

Помимо общего для вида L. paracasei EPS-a, штамм L. paracasei DG продуцирует уникальный экзополисахарид EPS-b, который продемонстрировал дополнительные эффекты. Выявлено иммуностимулирующее действие DG-EPS за счет усиления выработки цитокинов при отсутствии воспаления и противовоспалительное действие при наличии воспаления на фоне индукции чужеродным агентом (LPS) за счет снижения выработки провоспалительных цитокинов [13].

R. Iseppi et al. [14] оценивали характеристики L. paracasei ssp. paracasei LP5. Показатели выживаемости бактериоцина LP5 в желудочном соке при рН 2,0 составили 85±0,5% через 1 ч и 80,4±1,7 через 3 ч соответственно. Также была проведена оценка показателей адгезии, рассчитанных как количество бактерий на 1 мм2, результат 14,40±1,10 демонстрирует хорошую адгезивную способность.

Благодаря установленным полезным свойствам L. paracasei находит значительное применение в клинической медицине в качестве пробиотика, привлекая внимание как российских, так и зарубежных ученых.

Штаммы данных бактерий интересны своим терапевтическим действием при синдроме раздраженного кишечника (СРК) [15–18], благоприятным воздействием на течение сахарного диабета 2 типа (СД2) [19], хорошей выживаемостью в физиологических условиях желудка и двенадцатиперстной кишки после пер­орального введения [20–22], способностью поддерживать ремиссию пациентов с дивертикулярной болезнью кишечника (ДБК) [23–26] (см. таблицу).

В настоящее время проводится множество клинических исследований, посвященных изучению эффективности L. paracasei при различных заболеваниях. В данной статье представлен анализ эффективности разных штаммов L. paracasei при лечении и профилактике различной патологии.

Жизнеспособность L. paracasei в условиях ЖКТ

Способность выживать в процессе пищеварения является основным фактором, определяющим эффективность пробиотика.

В исследованиях, проведенных на мышах, показано, что 20–40% введенных L. paracasei могут выживать и заселяться в физиологических условиях желудка и двенадцатиперстной кишки после пер­орального введения [20]. Несмотря на то, что исследования, проведенные на животных, полезны для первоначальной идентификации новых пробиотиков, они не заменяют клинические исследования для изучения безопасности и эффективности применения препаратов на людях. Так, в клиническое исследование, проведенное итальянскими учеными, были включены 20 детей в возрасте 3–12 лет, получающих L. paracasei CNCM I-1572 (другое название L. paracasei DG) в виде питьевого раствора из расчета 1×109 КОЕ 1 раз в день в течение 7 дней подряд. По результатам максимальное количество L. paracasei CNCM I-1572 в кишечном транзите было достигнуто между четвертым и шестым  днем от начала употребления [21].

S. Arioli et al. [22] оценили жизнеспособность L. paracasei CNCM I-1572 в составе пробиотического продукта после прохождения через ЖКТ у 20 здоровых взрослых (18–55 лет) людей методом ПЦР. Самая высокая концентрация жизнеспособных L. paracasei была обнаружена в образцах кала, полученных между четвертым и восьмым днем после начала приема пробиотика. При этом жизнеспособные клетки CNCM I-1572 выделялись из кала добровольцев в течение 5 дней после прекращения приема [22].

L. paracasei и гастроэнтерологические заболевания

Ряд исследователей изучали влияние L. paracasei на патологию ЖКТ.

Эффективность L. paracasei доказана при использовании для лечения синдрома избыточного бактериального роста совместно с антибиотикотерапией. В исследовании R. Rosania et al. [23] показано, что последовательный прием рифаксимина и Lactobacillus DG обеспечивает хороший терапевтический эффект с клинически значимым улучшением таких симптомов, как диффузная абдоминальная боль, боль в левой подвздошной области, метеоризм и тошнота.

В работе, выполненной под руководством A. Passariello [31], установлено, что синбиотическая комбинация L. paracasei, арабиногалактана и ксилоолигосахаридов эффективна при острой диарее. В исследовании приняли участие 107 детей в возрасте от 3 до 36 мес., скорость купирования диареи после приема препарата была значительно выше у детей, получавших комбинацию синбиотиков. Кроме того, у детей, получавших синбиотики, значительно сократилась продолжительность диареи и количество дефекаций. Схожие результаты были получены в другом важном рандомизированном клиническом исследовании, оценивавшем эффективность приема добавок L. paracasei у детей с неротавирусной диареей [35]. Двести тридцать детей в возрасте от 4 мес. до 2 лет с диареей продолжительностью менее 2 дней ежедневно в течение 5 дней получали 1010 КОЕ лиофилизированного L. paracasei ST11 или плацебо. По результатам исследования эффекта от лечения при тяжелой ротавирусной диарее не наблюдалось, однако лечение пробиотиками значительно уменьшило общий объем стула и его частоту у детей с менее тяжелой неротавирусной диареей по сравнению с теми, кто получал лечение плацебо. Отечественные исследователи [28] также отметили положительное влияние L. paracasei на скорость нормализации частоты и характера стула у детей с острой кишечной инфекцией легкой и среднетяжелой степени.

В исследовании L.A. Fernandez-Carrocera et al. [33] установлено, что комбинация L. paracasei с другими пробиотиками (L. acidophilus, L. rhamnosus, L. plantarum, Bifidobacterium infantis, Streptococcus thermophilus) является многообещающей стратегией снижения риска развития некротизирующего энтероколита у недоношенных новорожденных. В работе [34] комбинированное применение L. paracasei и Bifidobacterium breve для профилактики возникновения некротизирующего энтероколита стадии ≥2 у недоношенных детей с очень низкой массой тела при рождении (от 750 до 1499 г) показало, что пер­оральный прием этих двух пробиотиков снижает частоту возникновения некротизирующего энтероколита за счет их положительного влияния на моторную функцию кишечника.

В ряде клинических исследований сообщалось о положительном влиянии уже упомянутой выше синбиотической комбинации L. paracasei, арабиногалактана и ксилоолигосахаридов на выраженность симптомов, связанных с СРК. Например, было проведено рандомизированное двойное слепое контролируемое исследование для определения эффективности симбиотического препарата у пациентов с СРК, в ходе которого было выявлено, что частота таких симптомов, как боль и диарея у пациентов, получающих симбиотик, снизилась [17]. Схожие результаты были получены в работе И.Б. Хлынова и соавт. [18]. В рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании E.D. Lewis et al. [15] оценивали эффективность L. paracasei HA-196 и Bifidobacterium longum в снижении желудочно-кишечных и психологических симптомов у 251 взрослого с запором (СРК-З), диареей (СРК-Д) или СРК смешанного типа (СРК-С) [15]. Установлено, что в группе, получавшей L. paracasei HA-196, частота полного и спонтанного опорожнения кишечника увеличилась у участников с СРК-З после 8 нед. приема добавок и снизилась у участников с СРК-Д. Также было отмечено, что как L. paracasei HA-196, так и B. longum улучшили качество жизни в плане эмоционального благополучия и социального функционирования по сравнению с исходным уровнем. C. Cremon et al. [16] оценили влияние L. paracasei CNCM I-1572 на состав кишечной микробиоты, фекальные короткоцепочечные жирные кислоты, IgА и цитокины при СРК. Показано, что L. paracasei CNCM I-1572 индуцировал значительное сокращение численности рода Ruminococcus, в котором преобладали таксоны, относящиеся к Ruminococcus bromii и Ruminococcus callidus, значительное увеличение содержания ацетата и бутирата и значительное снижение провоспалительного цитокина интерлейкина 15.

Колонизация H. pylori инициирует множество заболеваний верхних отделов ЖКТ у людей. К сожалению, эрадикационная терапия не всегда успешна и даже может вызывать ряд побочных эффектов. Пробиотики способны стабилизировать эндогенную микрофлору. В исследовании A. Tursi et al. [27] оценивалась роль пробиотиков в эрадикации H. pylori. Результаты показали, что прием L. paracaseiпациентами, получающими эрадикационную квадритерапию, уменьшает связанные с лечением побочные эффекты (тошноту, рвоту, абдоминальные боли, кандидоз и диарею) и позволяет повысить эффективность терапии.

Существуют данные, свидетельствующие о положительном влиянии L. paracasei на абдоминальные симптомы у пациентов с неосложненным дивертикулитом. Обоснование использования пробиотиков при лечении дивертикулярной болезни связано с патогенезом заболевания. Дивертикулы способствуют застою кишечного содержимого, что, вероятно, сочетается с изменениями спектра кишечной микрофлоры. Этот процесс может сопровождаться появлением аномальных метаболитов, вызывающих функциональные изменения, приводящие к абдоминальным симптомам. Действие пробиотиков включает конкурентное взаимодействие с провоспалительными организмами и ингибирование адгезии и транслокации патогенов. Пробиотики также могут влиять на защиту слизистой оболочки на уровнях иммунной и эпителиальной функции, например, снижая уровень ряда провоспалительных цитокинов [40]. Это подтверждают выводы B. Annibale et al. [24], которые обнаружили, что прием L. paracasei в сочетании с диетой с высоким содержанием клетчатки может быть перспективным вариантом лечения данного заболевания, так как пробиотик эффективен в отношении вздутия живота и длительных абдоминальных болей. В другом клиническом исследовании также описано положительное влияние L. paracasei DG на течение ДБК, авторы отмечают, что комбинация пробиотика и месалазина эффективнее действует на симптомы по сравнению с применением исключительно лекарственного препарата [25]. Ряд авторов также отмечает, что диета с высоким содержанием клетчатки сама по себе эффективна при некоторых абдоминальных симптомах у пациентов с симптоматической неосложненной ДБК, однако сочетание этого подхода с симбиотическим препаратом, содержащим L. paracasei, позволяет усилить терапевтический ответ [26].

Другие возможности применения L. paracasei

Пробиотики могут стать альтернативным методом оптимизации липидного обмена в популяциях с растущей распространенностью ожирения и хронических заболеваний, связанных с ожирением. Множество клинических исследований сосредоточено на изучении способности L. paracasei способствовать клеточному метаболизму липидов. В исследовании [32] было показано, что L. paracaseiуменьшает накопление жира в связи со способностью индуцировать экспрессию гена ангиопоэтин-подобного белка 4 (ANGPTL4), который является ингибитором циркулирующей липопротеинлипазы, контролирующей отложение триглицеридов в адипоцитах. Кроме того, было также показано, что 4-недельный прием L. paracasei оказывает умеренное влияние на уровень триацилглицерина у здоровых молодых людей [37].

Ряд исследователей отмечает, что пробиотики в виде пищевых добавок обладают потенциалом для профилактики и лечения СД2. Так, Y. Gu et al. [19] в ходе исследования выяснили, что L. paracaseiзначительно снижает уровень глюкозы в крови, HbA1c и липидов, снижает резистентность к инсулину и непереносимость глюкозы, регулирует экспрессию мРНК ключевых печеночных ферментов, связанных с глюконеогенезом и липогенезом, а также восстанавливает поврежденную ткань поджелудочной железы и печени. Другие ученые также отметили изменения состава кишечной микробиоты наряду со снижением уровня гипергликемии у крыс с СД на фоне введения L. paracasei [36].

Положительный эффект L. paracasei доказан при использовании в лечении АД [38]. Показано, что пер­оральное введение L. paracasei значительно уменьшает выраженность связанных с АД поражений кожи, сывороточный уровень IgЕ и инфильтрацию иммунными клетками и увеличивает выработку противовоспалительного цитокина ИЛ-10 и трансформирующего фактора роста β в ткани кожи у мышей с АД, индуцированным экстрактом Dermatophagoides farinae.

Существуют данные о том, что пробиотики усиливают иммунизацию. В рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании изучалась способность BB-12 и L. paracaseiмодулировать иммунную систему с использованием модели вакцинации против гриппа у здоровых субъектов [39]. В ходе исследования испытуемые потребляли минимум 109 КОЕ BB-12 или L. paracasei в составе молочного напитка или плацебо 1 р/сут в течение 6 нед. Через 2 нед. была проведена вакцинация против сезонного гриппа, при этом в начале исследования и через 6 нед. были взяты образцы плазмы и слюны для анализа на содержание антител, цитокинов и определения параметров врожденного иммунитета. Изменения по сравнению с исходным уровнем IgG плазмы были значительно выше в обеих группах людей, получавших пробиотики.

Данные литературы свидетельствуют о взаимосвязи применения L. paracasei и частоты симптоматических эпизодов у пациентов, страдающих ХБП. T. Cai et al. [30] изучали терапевтическую роль L. paracasei CNCM I-1572 в ведении пациентов с ХБП, оценивая их роль в снижении использования антибиотиков. В рандомизированном контролируемом клиническом исследовании, в которое были включены 84 пациента в возрасте 18–45 лет с симптомами ХБП, доказано, что лечение L. paracasei вызывает статистически значимое снижение как частоты рецидивов симптомов, так и применения антибиотиков. К концу периода наблюдения, составившего 6 мес., 61 (72,6%) пациент сообщил о значительном клиническом улучшении, также установлено статистически значимое снижение частоты симптоматических рецидивов — 1,9/3 мес. против 0,5/3 мес.

Отмечается положительное влияние L. paracasei на степень усвоения холекальциферола. Л.Ю. Карахалис и соавт. [29] были получены данные, свидетельствующие о более высокой усвояемости витамина D в группе пациенток, получающих синбиотическую комбинацию L. paracasei CNCM I-1572, инулина и пищевой клетчатки в дополнение к стандартной терапии хронического эндометрита по сравнению с группой пациенток, не получающих синбиотик (34,4 и 28,4 нг/мл соответственно спустя 12 нед. от начала терапии).

Заключение

Использование пробиотических препаратов является важным направлением в терапии и профилактике различных патологий. О положительном влиянии на различные заболевания L. paracasei, применяемой в качестве монотерапии или в составе синбиотических препаратов, сообщается во многих клинических исследованиях. Отмечается терапевтическое действие на заболевания органов пищеварения: ДБК, СРК, некротизирующий энтероколит, дисбиотические состояния различной этиологии, а также на иммунный ответ, липидный обмен, ожирение, АД и СД2. С учетом доказанной пробиотической активности L. paracasei выбор конкретного штамма должен основываться на эффектах, показанных в клинических исследованиях.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:

Новикова Валерия Павловна — д.м.н., профессор, заведующая кафедрой пропедевтики детских болезней с курсом общего ухода за детьми, заведующая лабораторией медико-социальных проблем в педиатрии НИЦ ФГБОУ ВО СПбГПМУ Мин­здрава России; 194100, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2; ORCID iD 0000-0002-0992-1709.

Кравцова Кира Александровна — студентка 6-го курса, лаборант кафед­ры пропедевтики детских болезней с курсом общего ухода за детьми ФГБОУ ВО СПбГПМУ Мин­здрава России; 194100, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2; ORCID iD 0000-0002-0039-4180.

Контактная информация: Новикова Валерия Павловна, e-mail: novikova-vp@mail.ru.

Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах.

Конфликт интересов отсутствует.

Статья поступила 02.04.2024.

Поступила после рецензирования 25.04.2024.

Принята в печать 23.05.2024.

ABOUT THE AUTHORS:

Valeriya P. Novikova — D. Sc. (Med.), Professor, Head of the Department of Propaedeutics of Pediatric Diseases with General Child Care, Head of the Laboratory of Medical and Social Problems in Pediatrics, St. Petersburg State Pediatric Medical University; 2, Litovskaya str., St. Petersburg, 194100, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-0992-1709.

Kira A. Kravtsova — student of the 6th course, laboratory assistant of the Department of Propaedeutics of Pediatric Diseases with General Child Care, St. Petersburg State Pediatric Medical University; 2, Litovskaya str., St. Petersburg, 194100, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-0039-4180.

Contact information: Valeriya P. Novikova, e-mail: novikova-vp@mail.ru.

Financial Disclosure: no authors have a financial or property interest in any material or method mentioned.

There is no conflict of interest.

Received 02.04.2024.

Revised 25.04.2024.

Accepted 23.05.2024.