В обзоре литературы описаны эволюционные аспекты формирования взаимоотношений между микроорганизмами и организмом человека. Обсуждается становление симбионтных взаимоотношений, результатом которого стало формирование холобионта. Отдельная часть посвящена описанию положительных свойств бактерий штамма Lactobacillus reuteri DSM 17938, влияющих на здоровье человека, в том числе и в части эффективного предупреждения и коррекции функциональных расстройств пищеварения у детей раннего возраста.
Ключевые слова: микроорганизмы, эволюция, человек, симбиоз, L. reuteri DSM 17938, дети первого года жизни.
Цит.: С.Е. Украинцев, Е.А. Корниенко, Л.И. Кафарская, М.И. Дубровская. Микробы внутри нас: случайные попутчики или условие нашего выживания? Или зачем нужны пробиотики в детских молочных смесях. Педиатрия им. Г.Н. Сперанского. 2020; 99 (6): 163–171.
Эволюция млекопитающих на нашей планете в сравнении со сроками зарождения жизни на Земле занимает очень короткий промежуток времени, а эволюция человека как вида в этих временных масштабах выглядит как один миг. Первые млекопитающие появились на Земле примерно 220 млн лет назад, а первые представители рода Homo – всего около 2 млн лет назад. К моменту появления первых млекопитающих наша Земля была давно и успешно заселена одноклеточными микроорганизмами, которые уже около 3 млрд лет назад дали начало существованию первых бактерий. За это время внутри мира одноклеточных складывались интересные взаимоотношения, иногда с удивительными результатами. Например, известные как «энергетические фабрики» клеток митохондрии когда-то были самостоятельными микроорганизмами. Пожертвовав независимостью (возможно, недобровольно), они стали частью других клеток, известных нам как эукариоты [1]. В итоге миллионов лет совместной (не параллельной) эволюции млекопитающих и микроорганизмов сформировалось новое понятие холобионта, как своеобразного суперорганизма, объединяющего в себе макроорганизм и населяющие его микроорганизмы [2]. Продолжающиеся исследования в этой области выявили микробные популяции, населяющие части организма человека, ранее считавшиеся стерильными, – описана микробиота мочевых путей [3], дыхательных путей [4], плаценты [5]. Предполагается даже возможность наличия бактерий в ЦНС как части нормальной физиологии головного мозга [6].
В настоящее время все клеточные формы жизни на основании сравнительного анализа последовательности их 16SрРНК и других фундаментальных различий (аппараты трансляции и транскрипции, организация генетического материала и др.) разделены на 3 домена (самых верхних уровня группировки организмов в системе): Вacteria, Archaea и Eukaria. Информация, относящаяся к таксономии микробов, необходима для возможности понимания и объективной оценки результатов современных исследований кишечной микробиоты (КМ), в которых часто приводятся данные в соответствии с современной классификацией микроорганизмов.
Домен Вacteria наиболее изучен и представлен в микробиоте взрослого человека 6 основными типами микроорганизмов: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia и Fusobacteriа, которые включают в себя более 600 различных родов. Доминирующими представителями КМ человека являются бактерии типов Bacteroidetes и Firmicutes (суммарно до 90%), преимущественно трудно культивируемые и некультивируемые облигатные анаэробы. Около 30% от общей численности бактерий, населяющих толстую кишку ребенка старше 3 лет и здорового взрослого человека, принадлежат к порядку Bacteroidales типа Bacteroidetes. К основным представителям кишечных Bacteroidetes относятся бактерии родов Bacteroides, Parabacteroides, Prevotella, Odoribacter, Barnesiella и Alistipes [7]. Некоторые представители порядка Bacteroidales, такие как Bacteroides и Prevotella, способны ферментировать неперевариваемые человеком полисахариды (крахмал, целлюлозу, ксиланы и пектины) – основные компоненты пищевых волокон растительного происхождения.
Тип Firmicutes представлен 4 классами микроорганизмов: Clostridia, Bacilli, Erysipelotrichia и Negativicutes. В европейской популяции наиболее часто встречающимися и многочисленными представителями Firmicutes являются бактерии родов Faecalibacterium prausnitzii, Blautia, Dorea, Roseburia и Coprococcus [8]. Эта группа бактерий обладает способностью продуцировать масляную кислоту, обеспечивающую широкий спектр биологических эффектов. В небольшом количестве, не превышающем 1–2% от общего содержания бактерий, в КМ взрослых людей составляют бактерии типов Actinobacteria и Proteobacteria. Важнейшим и хорошо изученным представителем типа Actinobacteria является род Bifidobacterium, у человека идентифицировано 9 видов бифидобактерий.
Тип Proteobacteria представлен гетерогенной группой грамотрицательных бактерий. Бактерии типа Proteobacteria составляют около 1% от общего состава микробиоты. Энтеробактерии в пределах Gammaproteobacteria наиболее распространены, к ним относятся представители семейства Enterobacteriaceae.
Небольшую часть КМ составляют типы Fusobacteria, Verrucomicrobia. Тип Verrucomicrobia у человека представлен одним родом Akkermansia muciniphila, который регулирует барьерную функцию, колонизирует муциновый слой, вызывает деградацию муцина [9].
Домен Archaea (преимущественно метаногенные микроорганизмы типа Metanobrevibacterium smithia) представлен анаэробами, встречающимися в большом количестве в окружающей среде, в том числе у 96% здоровых взрослых [10]. Археи сочетают свойства бактерий (клеточный полиморфизм) и эукариот (сходные молекулярные механизмы репликация ДНК). Представленность доменов Archaea и Eukarya (дрожжеподобные грибы рода Candida) не превышает 1% всего микробного сообщества кишечника человека.
В состав КМ входит и виром человека, включающий в себя вирусы, инфицирующие эукариотические клетки (эукариотический виром), бактериофаги, инфицирующие бактерии (бактериальный виром), вирусы, способные инфицировать археи (археальный виром), а также генетические элементы, полученные из вирусов, интегрированных в хромосому хозяина и способные изменять экспрессию генов хозяина (профаги, эндогенные ретровирусы). Бактериофаги регулируют бактериальный микробиом посредством горизонтального переноса генов, вызывая гибель конкурентных микроорганизмов, что позволяет бактериям, содержащим профаг, занять определенную нишу [11].
Связь между характером КМ, генотипом и фенотипом хозяина привлекает все больше внимания, поскольку развитие современных методов исследования (геномных, транскриптомных, протеомных и метаболических) позволяет идентифицировать и изучить все больше и больше разных микробов [12]. В ходе этих исследований, проведенных у детей, показано, что состав КМ у каждого ребенка отличается своеобразием, при этом значительные индивидуальные различия проявляются уже с первого дня после рождения [13]. Примечательно, что индивидуальные различия состава КМ более выражены у детей на грудном вскармливании, что объясняется особенностями микробного состава и олигосахаридов материнского молока [14]. Количество микробов в толстой кишке ребенка с возрастом увеличивается, возрастают их богатство и разнообразие. Примерно к 3 годам КМ ребенка становится в большей степени похожа на микробиоту матери, но окончательно микробиоценоз, свойственный взрослому человеку, устанавливается только в подростковом возрасте [15].
Несмотря на успешное «одомашнивание» некоторых микроорганизмов человеком (для производства хлеба, вина, пива, кисломолочных продуктов), в течение длительного периода времени в истории человечества микробы рассматривали прежде всего с точки зрения их потенциальной опасности для человека, что неудивительно, учитывая исторические свидетельства об эпидемиях и пандемиях, иногда уносивших жизни значительной части целых континентов [16]. Предвзятое отношение к микробам существовало даже в отношении микроорганизмов, населявших организм человека: так, И.И. Мечников считал микробиоту толстой кишки одной из причин преждевременного старения и смерти человека. В своем труде «Этюды о природе человека» он, в частности, писал: «Когда я высказал, что главное препятствие к прохождению «нормального» цикла жизни является со стороны врагов, поселившихся в ненужных нам толстых кишках, то мысль эта встретила в компетентных кругах самое отрицательное отношение… Пришлось отчасти самому, отчасти с помощью сотрудников проделать целый ряд новых опытов, чтобы прийти к определенному результату. Последний оказался настолько ясен, что теперь уже должно говорить не о гипотезе о вреде кишечных бактерий и о их роли в преждевременной старости, а об учении, по которому в нашем столь раннем увядании особенно важное значение имеют ядовитые вещества, выделяемые бактериями, свившими себе прочное гнездо в той части нашего кишечного канала, которая должна была быть полезной нашим животным предкам, но от которой нам приходится лишь страдать» [17].
Борьба с патогенными бактериями вышла на новый уровень с момента открытия в 1907 г. первого антимикробного препарата сальварсана [18], а в дальнейшем в 1928 г. – пенициллина [19]. Создавалось впечатление о полной и безоговорочной капитуляции патогенных микроорганизмов перед постоянно расширяющимся арсеналом антибактериальных препаратов: с 1935 по 1962 гг. было синтезировано 12 новых классов антибиотиков [20]. Однако бактерии оказались наделены способностью достаточно быстро вырабатывать самые разные механизмы устойчивости, позволяющие им не реагировать на антибактериальные препараты, знаменуя тем самым начало эры распространения антибактериальной резистентности [21]. Появление первых сообщений о смертельных исходах от инфекционных заболеваний, возбудители которых (называемые иногда «супермикробами») обладали устойчивостью ко всем известным антибактериальным препаратам, привело к пониманию того, что микроорганизмы способны быстро и чрезвычайно эффективно адаптироваться к методам борьбы с ними [22]. Патогенные микроорганизмы «научились» также обходить некоторые звенья иммунологической защиты организма человека: так, например, для Staphylococcus aureus описана способность разрушать экстрацеллюлярные микробные ловушки нейтрофилов, превращая их в дезоксиаденозин, что затем приводит к гибели самого нейтрофила за счет активации каспазы-3 [23]. Другие бактерии способны изменять метаболизм некоторых незаменимых аминокислот, необходимых для эффективной работы Т-эффекторных клеток, перенаправляя их на альтернативные пути метаболизма. Такая способность описана, например, для Clostridium difficile, которая, синтезируя индоламин-2,3- диоксигеназу, «переводит» таким образом триптофан на кинурениновый путь метаболизма, делая его менее доступным для использования Т-эффекторными клетками [24].
Удивительно, но даже учитывая наличие многочисленных механизмов, благодаря которым бактерии научились противостоять методам борьбы с ними, смерть инфицированного ими организма в большинстве случаев не является конечной целью патогенов. Доказательством этого служат экспериментальные работы, в которых продемонстрирована способность некоторых патогенных бактерий уменьшать выраженность воспаления, что увеличивает шансы на выживание инфицированного ими организма, и, следовательно, на более длительное время распространения возбудителя во внешней среде. Salmonella typhimurium – известный патоген, частый возбудитель острых кишечных инфекций (ОКИ). Одно из постоянных проявлений любого инфекционного процесса, в том числе сальмонеллеза, – увеличение концентрации в крови провоспалительных цитокинов как одного из звеньев иммунологической защиты. Один из таких цитокинов, интерлейкин-1 бета (IL-1β), обладает способностью блокировать центр голода, приводя к развитию анорексии. Значительное снижение потребления пищи во время эпизода ОКИ приводит к утяжелению течения заболевания, а также к уменьшению формирования каловых масс, что потенциально ограничивает возможность распространения сальмонеллы во внешней среде за счет укорочения длительности заболевания, уменьшения частоты и объема дефекаций. В арсенале Salmonella typhimurium есть сигнальный регуляторный протеин SirP (класс убиквитин лигаз), обладающий способностью уменьшать активацию инфламмасом, уменьшая таким образом выброс IL-1β, что ведет к уменьшению выраженности анорексии, увеличению потребления пищи и шансов на распространение сальмонелл во внешней среде с каловыми массами. Подтверждением этой гипотезы послужило экспериментальное исследование на грызунах: инфицирование животных генетически модифицированным штаммом Salmonella typhimurium, лишенным способности продуцировать SirP, приводило к утяжелению течения инфекции, более быстрой и значимой потере массы тела и увеличению летальности, в сравнении с группой животных, инфицированных диким штаммом Salmonella typhimurium без генетических модификаций: заболевание у них протекало легче, а выживаемость была значимо выше [25].
Взаимоотношения между микро- и макроорганизмами в процессе совместной эволюции не ограничивались лишь инфекционными заболеваниями последних: во многих случаях взаимовыгодное сосуществование, или симбиоз, становилось их итогом. Среди таких примеров есть микробы, с которыми человечество в настоящее время проводит последовательную борьбу, однако положительные ее итоги не всегда очевидны. Один из самых интересных случаев в этом контексте – Helicobacter pylori (HP). Предполагается, что этот микроорганизм является спутником человека и его предков на протяжении последних нескольких десятков тысяч лет. Такой длительный срок совместного сосуществования предполагает, что HP стал симбионтом человека в результате позитивного эволюционного отбора. К положительным эффектам HP относятся, по мнению некоторых исследователей, его способность снижать риск ОКИ, участвовать в поддержании энергетического гомеостаза путем регулирующего влияния на уровни лептина и грелина. Кроме того, HP способен также уменьшать частоту формирования гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (ГЭРБ) и связанных с ней осложнений, включая аденокарциному пищевода. Однако положительные свойства этого микроорганизма, по мнению ученых, имеют свою цену – определенные штаммы HP способны индуцировать в слизистой оболочке желудка воспалительный процесс, формирование язв и увеличение риска развития некоторых форм рака желудка. Тотальная эрадикация HP с помощью разработанных многокомпонентных схем терапии приводит к постепенному исчезновению этого микроорганизма в некоторых популяциях, что сопровождается снижением риска развития язвенной болезни желудка и рака желудка, но может быть одной из причин увеличения распространенности ГЭРБ и аденокарциномы пищевода [26]. В настоящее время значительно углубилось понимание патогенеза хеликобактериоза и стали понятными многие новые тонкие механизмы взаимодействия HP и организма человека на современном этапе развития цивилизации, когда условия жизни и питания претерпели значительные изменения. Хроническое течение HP-ассоциированной инфекции обусловлено иммуносупрессивным влиянием этого микроба. Изучение показателей местного и общего иммунного статуса у пациентов с НР-инфекцией показало, что у большинства больных имели место различные нарушения: снижение IgA, Т-лимфоцитов, в особенности Т-хелперов (Тх), а также соотношения Тх/Тс (Т-супрессоры), снижение выработки лизоцима, комплемента и фагоцитарной активности нейтрофилов [27, 28]. НР способен нарушать ответ антиген-специфических CD4+CD25+ регуляторных клеток, с чем связывают более высокую степень поражения слизистой оболочки желудка. Токсин VacA, свойственный всем штаммам НР, ингибирует активацию Т-лимфоцитов через механизмы, зависимые от образования специфических анионных каналов, блокирующих транслокацию фактора транскрипции NFAT в ядро клетки, которая обеспечивает сигнальную активацию CD4+ и CD8+ клеток. VacA ингибирует также внутриклеточную передачу сигнала через MKK3/6 и p38. Все эти данные указывают на способность VacA нарушать иммунный ответ на инфекцию, позволяя возбудителю длительно персистировать и колонизировать желудок, обусловливая хроническое течение заболевания [29]. После инфицирования HP микробиоценоз желудка человека претерпевает существенные изменения: этот микроб становится абсолютно доминирующим, подавляя представителей других классов, в норме обитающих в желудке [30]. Со временем воспаление и прогрессирующая атрофия, инициированные HP, могут приводить к снижению желудочной секреции, в том числе снижению синтеза грелина в желудке, что иногда расценивается как положительный эффект, способствующий снижению веса. Однако снижение грелина сопровождается нарушением моторики желудка, появлением симптомов желудочной диспепсии и патологическим рефлюксом. Изменение среды внутри желудка, инициированного HP, при прогрессировании атрофии может приводить к самоэлиминации микроба, но измененная под его влиянием окружающая микробиота с доминированием протеобактерий меняет метаболический спектр (в частности, усиливая продукцию нитритов), тем самым усугубляя канцерогенное действие [31]. Таким образом, канцерогенез реализуется не только самим HP, но и окружающей измененной под его влиянием микробиотой. Почти 30-летний опыт применения мощных схем антибиотикотерапии с целью эрадикации HP позволил снизить, с одной стороны, частоту рака желудка и язвенной болезни, а с другой – способствовал изменению спектра заболеваний и формированию антибиотикорезистентности. Поэтому сейчас расширяется число сторонников более мягкого воздействия на HP – с помощью пробиотиков, что позволит не просто устранить патоген любой ценой, а способствовать целостной коррекции биоценоза и иммунного ответа.
Непрекращающаяся борьба с микробами, широкое применение антисептиков и бесконтрольное назначение антибактериальных препаратов приводят к постепенному исчезновению из человеческой популяции микроорганизмов, длительное время являвшихся нашими «старыми друзьями» – симбионтами. В результате на современном этапе своего развития человечество уже столкнулось с эпидемией хронических неинфекционных заболеваний, включая иммуноопосредованные [32]. Бактериальная эволюция и изменчивость, обусловленная передачей генов от одного микроба другому, могут осуществляться и вирусами-бактериофагами (профагами), которые обнаружены в структуре примерно половины микробов [33]. Профаги встраиваются в геном микроба и могут менять его свойства, в частности усиливать его вирулентность или антибиотикорезистентность. В этой связи особую актуальность приобретает концепция применения пробиотиков как реальная возможность хотя бы на время вернуть в организм человека «старых друзей», позволив им оказать позитивное влияние на здоровье организма. Учитывая, что желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) человека содержит самое большое количество микроорганизмов, а становление кишечного микробиома начинается с рождения, применение пробиотиков с доказанной эффективностью и установленным профилем безопасности в питании детей раннего возраста выглядит вполне обоснованным.
Грудное молоко (ГМ), которое предоставляет ребенку не только набор нутриентов, но и многочисленные компоненты, прямо влияющие на формирование и становление основ здоровья в будущей жизни, активно помогает и оптимальному становлению КМ младенца. В ГМ входят сложные олигосахариды, содержащие в своем составе фукозу, сиаловую кислоту, N-ацетилглюкозамин. За счет особенностей своего строения эти сложные молекулы (в отличие от галактоолигосахаридов – ГОС) обладают многочисленными положительными эффектами, включая способность селективно поддерживать рост бифидобактерий, благодаря способности последних экспрессировать целый ряд ферментов, необходимых для эффективной утилизации сложных олигосахаридов ГМ [34]. Олигосахариды ГМ оказывают селективное пребиотическое действие, стимулируя рост определенных микроорганизмов, прежде всего – Bifidobacteria и Bacteroidetes, но подавляют рост патогенов, в том числе представителей рода Enterobacteriaceae [35]. Высокое содержание лактозы и присутствие сиалированных и фукозилированных олигосахаридов в ГМ создают базис для дальнейшего формирования здорового биоценоза.
Хорошо известно, что ГМ содержит значимое количество бактерий: по некоторым данным, их количество в ГМ здоровых женщин может достигать 106 КОЕ в 1 мл, а состав может включать в себя представителей более чем 1000 видов [36]. Характер вскармливания влияет на раннее постнатальное развитие микробиоты ЖКТ, что подтверждается наблюдаемым сходством между микробным составом молозива и мекония у детей, которых кормили грудью с первого часа после рождения [37]. Идентичная бактериальная ДНК (Streptococcus thermophilus, Staphylococcus epidermidis и Bifidobacterium longum) была обнаружена в ГМ матери и образцах кала ребенка. Это сходство было достоверно выше с молоком своей матери и кожей вокруг ее ареол, по сравнению с другими матерями. Идентичная ДНК Bifidobacterium longum была обнаружена в кале ребенка, материнской крови, кале матери и ее ГМ [38]. Это подтверждает существование обсуждаемого в научной литературе вертикального пути передачи микробов через ГМ в кишечник ребенка (энтеро-маммарная ось).
Lactobacillus reuteri
Среди представителей микробиоты ГМ есть бактерии, достойные особого внимания, поскольку они являются самыми настоящими «старыми друзьями» человека. К ним относится Lactobacillus reuteri – один из видов лактобацилл, история успешной адаптации которого к совместному сосуществованию с разными видами позвоночных, в том числе и человека, насчитывает миллионы лет [39]. Своеобразным подтверждением того, что L. reuteri является естественным симбионтом человека, стало ее выделение из ГМ здоровой кормящей женщины в 80-е годы прошлого века. И в настоящее время L. reuteri выделяется из ГМ в среднем у 15% кормящих женщин, при этом существуют различия между странами: по некоторым данным, в Японии и Швеции этот показатель составляет около 50%, в то время как в индустриальных центрах Южной Африки и Израиля L. reuteri выделяется из ГМ значительно реже [40]. В норме L. reuteri выделяется (и при отсутствии дополнительной саплементации) и из кала здоровых младенцев, причем для многих штаммов L. reuteri установлена устойчивость к агрессивным средам желудка и двенадцатиперстной кишки, что служит дополнительным доказательством эволюционной адаптации этого вида лактобацилл к жизни в организме человека [41]. Учитывая длительное время симбиотических отношений L. reuteri и человека, можно предположить наличие положительных эффектов, которыми обладает эта бактерия. Следует особо отметить, что один из штаммов – L. reuteri DSM 17938 – обладает статусом GRAS (Generally Recognazied As Safe – признанные безопасными), полностью отвечая всем современным требованиям, предъявляемым к пробиотикам:
– пробиотический штамм должен быть идентифицирован с использованием «золотого стандарта» – секвенирования генов 16 рРНК, а также фенотипическими методами;
– штамм не должен обладать патогенными свойствами и переносимыми генами резистентности к антибиотикам, не должен быть чувствительным к антибиотикам;
– штамм должен обладать способностью выживать в кишечнике, толерантностью к кислоте, желчи и временно колонизировать кишечник человека;
– пробиотический штамм должен производить антимикробные субстанции (лантибиотики, бактериоцины) и обладать антагонистической активностью в отношении патогенных микроорганизмов;
– стабильность штамма при хранении, а также его эффективность должны быть подтверждены клиническими испытаниями.
Для этого штамма в современной научной литературе накопился целый массив данных, описывающих положительное влияние L. reuteri DSM 17938 на организм человека.
1. Барьерная функция эпителиоцитов ЖКТ и L. reuteri
В нескольких экспериментах была продемонстрирована способность L. reuteri существенно улучшать состоятельность эпителиального барьера кишечника в условиях воспаления, в том числе благодаря способности увеличивать концентрацию специфических протеинов, ответственных за обеспечение тесных контактов между эпителиоцитами [42, 43].
2. Антимикробная активность L. reuteri
L. reuteri продуцирует несколько антимикробных веществ, способных ингибировать рост условно-патогенных микроорганизмов (УПМ) и патогенов. К таким веществам, помимо молочной кислоты, относятся ройтерин и ройтерициклин, спектр антимикробной активности которых включает в себя Clostridium difficile, Escherichia сoli, Salmonella spp. Описана также способность L. reuteri ингибировать ротавирусы и некоторые виды Candida [44–47]. Согласно нашим данным монотерапия L. reuteri DSMZ17648 продолжительностью 28 дней в 50% случаев приводила к эрадикации HP у детей, а увеличение продолжительности монотерапии до 56 дней увеличило процент эрадикации до 60% [48]. Реутерин является водорастворимым веществом, эффективным при различных уровнях рН, устойчивым к действию протеолитических и липолитических ферментов. Подавляя присутствие патогенной флоры, реутерин не действует на комменсальные бактерии, сохраняя оптимальный баланс КМ [49].
3. Позитивная модуляция L. reuteri состава КМ
Важным положительным эффектом L. reuteri является доказанное в клиническом исследовании улучшение состава КМ у младенцев, рожденных путем кесарева сечения, после назначения им L. reuteri DSM 17938. После назначения этим детям смеси с пробиотиком L. reuteri DSM 17938 – с 2 недель жизни до 4 месяцев – состав их КМ стал схож с таковым у детей, родившихся в результате естественных родов [50]. Данные о позитивном влиянии L. reuteri DSM 17938 на состав КМ подтверждены и в других исследованиях: в работе итальянских коллег [51] было показано значительное уменьшение относительного содержания в составе КМ у младенцев энтеробактерий и энтерококков при одновременном увеличении относительного содержания грамположительных бактерий. В исследовании российских ученых с использованием культурального метода оценки микробного пейзажа кала после курса лечения L. reuteri DSM 17938 наблюдалось снижение всех видов УПМ: Citrobacter freundii, Klebsiella oxytoca и Staphylococcus aureus, достоверно снизилось количество Klebsiella pneumoniaе (p<0,05). При анализе данных ПЦР кала также выявлено достоверное снижение количества Klebsiella pneumoniae (p<0,05). Помимо этого, отмечена тенденция к повышению количества лактобактерий, снижению количества Enterococcus spp. и Clostridium difficile. Клиническими критериями эффективности терапии пробиотиком L. reuteri, как в каплях, так и в составе смеси НАН Комфорт, были снижение частоты и ритма младенческих кишечных колик (МКК), младенческих срыгиваний, снижение частоты и более густая консистенция стула, уменьшение частоты стула зеленого цвета и/или с примесью слизи, снижение выраженности вздутия живота, уменьшение частоты эпизодов и интенсивности газообразования. Уровень кальпротектина в кале снизился у 20% детей [52].
4. Иммуномодулирующие эффекты L. reuteri
L. reuteri обладает способностью индуцировать пролиферацию Т-регуляторных клеток, являющихся одним из основных звеньев формирования иммунологической толерантности и уменьшения избыточности воспалительного ответа [53]. В недавнем клиническом исследовании была в очередной раз подтверждена не только клиническая эффективность L. reuteri DSM 17938 в купировании МКК (оцененном по уменьшению времени плача), но и установлены иммунологические механизмы действия этого пробиотика, один из которых – увеличение числа Т-регуляторных клеток в кишечнике у детей на фоне его применения [54].
5. Взаимодействие L. reuteri с энтеральной нервной системой, влияние на моторную функцию кишечника
Некоторые штаммы пробиотиков способны модулировать активность нейронов энтеральной нервной системы путем взаимодействия с энтероцитами, иммунными образованиями в кишечнике, а также благодаря способности продуцировать вещества со свойствами нейромедиаторов. Такая способность продемонстрирована в ходе экспериментов для L. reuteri – как на уровне тонкой кишки, так и в отношении моторики толстой кишки. Одним из установленных (но наверняка не единственным) механизмов такого действия L. reuteri является модуляция активности постгиперполяризационных нейронов [55]. Можно предположить, что L. reuteri оказывает регулирующее влияние на моторную функцию различных отделов ЖКТ [56]. Такое предположение подтверждается данными клинических исследований, демонстрирующих эффективность L. reuteri в коррекции функциональных срыгиваний у детей первого года жизни за счет увеличения скорости эвакуации содержимого из желудка, причем эта эффективность продемонстрирована как для L. reuteri DSM 17938 в виде отдельного ингредиента [57], так и в составе антирефлюксной смеси NAN® антирефлюкс (Nestle, Германия) [58]. Опубликованы также результаты клинических исследований, подтверждающих эффективность L. reuteri DSM 17938 в коррекции функциональных запоров как у грудных детей [59], так и у взрослых [60].
6. Болевая чувствительность и влияние на нее L. reuteri
КМ является одним из ключевых регуляторов висцеральной чувствительности, в том числе боли, обладая способностью модулировать ее интенсивность. Разные микроорганизмы обеспечивают эту модуляцию посредством различных механизмов, включающих продукцию нейротрансмиттеров (серотонин, ГАМК, норэпинефрин и др.) и короткоцепочечных жирных кислот (сигнальных молекул в коммуникационной системе КМ–мозг), а также иммунные, нейроэндокринные и другие механизмы [61]. В исследованиях на модели лабораторных животных была продемонстрирована способность L. reuteri снижать интенсивность висцеральной боли [62]. Существуют также данные экспериментальных исследований, свидетельствующих о способности L. reuteri DSM 17938 снижать висцеральную гиперчувствительность путем ингибирования активности специфических каналов ванилоидных рецепторов 1-го типа [63]. В клинических исследованиях эти данные подтверждаются снижением болевых ощущений у детей в возрасте 6–16 лет с синдромом функциональной абдоминальной боли на фоне приема L. reuteri DSM 17938 [67], а у детей первых месяцев жизни – не только клиническими исследованиями, но и результатами метаанализа, демонстрирующими уменьшение времени плача у детей с МКК при назначении им данного пробиотика [64–67].
7. Улучшение толерантности к лактозе при назначении L. reuteri
Снижение лактазной активности у детей первых месяцев жизни может быть как результатом структурной незрелости тонкой кишки, так и воспаления и атрофии. В исследовании причин МКК лактазная недостаточность (ЛН) на основании результатов водородного дыхательного теста была установлена у 1/3 детей [68]. Прием L. reuteri DSM 17938 достоверно снижал как базальный уровень водорода в выдыхаемом воздухе, так и нагрузочный – через 30 и 60 мин (p<0,05) после приема лактозы. В недавнем исследовании, проведенном у взрослых пациентов с ЛН, также подтвержден положительный клинический эффект L. reuteri, что объясняется увеличением числа Bifidobacteriae и Lactobacillus в кишечнике, которые способны с помощью присущего им фермента β-галактозидазы улучшать переваривание лактозы [69].
Принимая во внимание многочисленные положительные эффекты, которые наш «старый друг» L. reuteri оказывает на функции ЖКТ, становится понятной его высокая эффективность в отношении не только коррекции функциональных срыгиваний, запоров и МКК, но и в профилактике младенческих колик [70]. Это особенно важно в свете последних данных о том, что МКК могут формировать целый комплекс серьезных негативных последствий для здоровья в более старшем возрасте (функциональные абдоминальные боли, мигрень, когнитивные и поведенческие нарушения) [71–73], а также заключения экспертов COCHRANE о неэффективности медикаментозных препаратов (симетикон, дицикломин, симетропиум) и фитопрепаратов в коррекции МКК [74]. По данным Gutiérrez-Castrellón и соавт. [75], применение L. reuteri является в настоящее время наиболее эффективным средством коррекции симптомов МКК в сравнении со всеми остальными широко применяющимися методиками. Необходимо особо отметить, что эффективность этого пробиотика в предупреждении и коррекции МКК была продемонстрирована и у детей на искусственном вскармливании, получавших L. reuteri в составе смесей Nestogen® (Nestle, Швейцария) [76] и NAN® тройной комфорт (Nestle, Германия) [77].
Заключение
Совместная эволюция человека и микробов, продолжающаяся и сегодня, привела к формированию холобионта, в котором выстраиваются уникальные взаимоотношения между микроорганизмами и организмом человека. В этом тандеме микроорганизмы получили среду для жизни, а организм человека – целый комплекс преимуществ, связанных со свойствами определенных бактерий. Пример L. reuteri убедительно демонстрирует не только возможность, но и реальное существование такого симбиоза. В этой связи концепция пробиотиков получает очередное подтверждение и новое звучание, однако неизменными остаются основополагающие принципы применения живых бактерий-пробиотиков у детей: доказанный профиль безопасности, понимание цели назначения того или иного штамма и наличие клинических доказательств его эффективности. При соблюдении этих простых правил использование пробиотиков становится реальной возможностью безопасного и эффективного использования некоторых микроорганизмов – «старых друзей» человека, помогавших становлению и сохранению его здоровья на протяжении длительного времени.
