Gombás és bakteriális kórokozók gátlása: A L. helveticus szerepe a fertőzések megelőzésében és kezelésében

A kórokozók antimikrobiális rezisztenciája és a rezisztens mikroorganizmusok ezt követő elterjedése komoly egészségügyi aggályt jelent. A rezisztenciát főként a gyakran szükségtelenül felírt antibiotikumokkal való visszaélés okozza. Ebben az összefüggésben a kórokozókkal szemben antagonista hatást kifejteni képes probiotikus mikroorganizmusok alkalmazása alternatív beavatkozást jelenthet a fertőzések megelőzésére, és csökkentheti az antibiotikumok túlzott adagolását. Számos tanulmány kimutatta, hogy az L. helveticus hatékony a fertőzések megelőzésében. Igazolták, hogy L. helveticus R389 törzs, amely nem tapad a bélhámhoz, védőhatást fejtett ki a Salmonella enteritidis Typhimurium szerovariáns fertőzés ellen egerekben. A L. helveticusról azt is kimutatták, hogy in vitro antagonizálja a Campylobacter jejuni-t, amely számos országban a vezető enterocolitis okozója az emberekben.

A L. helveticus R0052 törzs hatékonyan csökkentette két különböző C. jejuni törzs invázióját humán vastagbélrák epiteliális T84 sejtekben. Megfigyelték, hogy a hővel inaktivált L. helveticus sejtek fenntartják az antagonista aktivitás egy részét, ami arra utal, hogy az L. helveticus patogén invázió blokkolására való képessége nem függ teljesen a metabolikusan aktív baktériumsejtek jelenlététől, és ez a képesség az, hogy specifikus sejtkomponensek, például az S-réteg fehérje jelenléte a baktériumok felszínén.

A Lactobacillus helveticusról azt is kimutatták, hogy szinergikusan hat más baktériumtörzsekkel, és antagonizálja a kórokozókat. Például az L. helveticus R0052 törzset L. rhamnosusszal kombinálva használták a Citrobacter rodentiummal fertőzött egerek kezelésére, amely egy egérpatogén, amely utánozza az enterohemorrhagiás E. coli (EHEC) által okozott emberi fertőzéseket. Pontosabban, amikor a C57BL/6 egereket előkezelték a két laktobacillus keverékével, majd megfertőzték C. rodentiummal, a szerzők a súlycsökkenés csökkenését, a vastagbél epitélsejt-hiperpláziáját és a nyálkahártya-gát működési zavarait figyelték meg, ami megnövekedett túlélést eredményezett újszülött egerekben.

A baktériumsejtekből izolált egyedi molekulákról kimutatták, hogy hatékonyak a kórokozók ellen. Például az L. helveticus R0052 törzsből tisztított S-réteg fehérje képes volt megzavarni az E. coli O157:H7 adhézióját a humán epiteliális HEp-2 sejtekhez (amelyek a gége epidermoid karcinóma szövetéből származnak), és gyengíteni tudta a kórokozót.

Egy későbbi vizsgálat kimutatta, hogy az L. helveticus M92 törzs S-réteg fehérje közvetíti a baktérium auto-aggregációját és a Salmonella Typhimurium FP1-gyel való koaggregációt, hozzájárulva a kórokozó kompetitív kizárásához.

Érdekes módon az L. helveticus hatékony hámtapadást és kórokozó gátlást mutathat a bélen kívüli testrészeken is. Valójában a Grana Padano természetes tejsavó starterből izolált L. helveticus MIMLh5 törzs hatékonyan tapadt mind a humán hypopharyngealis hámsejtvonalhoz, mind a FaDu-hoz, mind a HaCat keratinocitákhoz, és gátolta a Streptococcus pyogenes (számos betegség etiológiai ágense) adhézióját. Azt is kimutatták, hogy a L. helveticus megzavarta a kórokozók tapadását az uro-vaginális felületekre. Például a L. helveticus KS300, az emberi hüvelyből izolált hidrogén-peroxidot termelő törzs gátolta a hüvelygyulladással összefüggő Gardnerella vaginalis és Prevotella bivia, az uropatogén E. coli és a hasmenést okozó Salmonella Typhimurium növekedését és csökkentette azok életképességét. Ezenkívül nemrégiben kimutatták, hogy a L. helveticus HY7801 erősebben gátolta a Candida albicans által kiváltott hüvelygyulladást egerekben, mint három másik tejsavbaktérium (LAB) törzs, köztük a L. delbrueckii ssp. Bulgaricus HY7901, L. gasseri HY7022 és L. fermentum CS332. A HY7801 törzs orális és intravaginális alkalmazása csökkentette a myeloperoxidáz aktivitást a hüvelyszövetben, amit általában a C. albicans proliferációja okoz. Azt is kimutatták, hogy a L. helveticus orális adagolás esetén fejtette ki védő hatását. Következésképpen felvetették, hogy az L. helveticus nemcsak hidrogén-peroxid, tejsav vagy más antimikrobiális termékek előállításán keresztül hathat, hanem a gazdaszervezet immunitásának szisztémás szinten történő stimulálásával is. A L. helveticus hüvelyben kifejtett jótékony hatásai különösen fontosak a visszatérő vulvo-vaginális candidiasis esetében, amelyet legalábbis részben a rezisztens C. albicans törzsek terjedése okoz, amelyek hosszan tartó antimikrobiális kezelésekből származhatnak.

Összefoglalva, az L. helveticus törzsek képesek gátolni a különböző patogén mikroorganizmusokat. Figyelembe véve GRAS/QPS státuszát, az L. helveticus sejtek fogyasztása hatékony és biztonságos stratégiát jelent a kórokozók megtelepedésének és proliferációjának megelőzésére.

A L. helveticus hatása a gazdaszervezet mikrobiota összetételére és az anyagcsere-profilra

A L. helveticus fajhoz tartozó törzsek kedvező hatást gyakorolhatnak a gazdaszervezet egészségére azáltal, hogy pozitívan befolyásolják egy adott testhely mikrobiota összetételét. Egy in vivo vizsgálatban, amelyben egereken székletvizsgálatot alkalmaztak, az L. helveticus M92 8 napos adagolása növelte a teljes LAB szintjét és csökkentette az összes enterobaktériumot és kéncsökkentő clostridiumokat; ez a hatás különösen nyilvánvaló volt, amikor az M92 törzset különböző prebiotikus rostokkal (különösen inulinnal) kombinálva használták szimbiotikus készítményben. A szerzők megállapították, hogy a L. helveticus bélmikrobióta összetételére gyakorolt hatása a tejsav és bakteriocin termeléstől függhet. Ugyanezt az M92 törzset szájon át 7 napon keresztül adtuk be svájci albínó egereknek Salmonella Typhimurium FP1-gyel kombinálva. A L. helveticus beadása mind a teljes enterobakteriális, mind a Salmonella spp. körülbelül 2 log-egységgel számol, összehasonlítva a csak a kórokozóval fertőzött egerekkel.

Egy másik vizsgálatban az L. helveticus 416-ot Enterococcus faecium CRL 183-mal együtt használták vizes szójakivonatban.

Nyulak 60 napos kezelését követően a probiotikus szójatermék beadása csökkentette az Enterobacteriaceae populációt (amelyet főként Escherichia coli, Salmonella spp., Shigella spp., Yersinia enterocolitica, Klebsiella spp., Proteus spp. és Citrobacter képvisel spp.) és az Enterococcus spp., Lactobacillus spp. és Bifidobacterium spp., amelyekről ismert, hogy jótékony hatással vannak a gazdaszervezet egészségére. Ez a hatás az L. helveticus és az E. faecium jelenlétének és aktivitásának köszönhető, mivel a fermentálatlan termék nem váltott ki semmilyen módosulást a bélmikrobiótában. Érdekes módon a mikrobiota összetételének módosulását a gazdaszervezet lipidprofiljának javulása kísérte, amit az összkoleszterin, a nem-HDL-koleszterin és az oxidált LDL elleni autoantitestek csökkenésében mértek; ugyanakkor megemelkedett a HDL-koleszterinszint.

A L. helveticus beadása a székletminták metabolikus profilját is befolyásolja. Szilárd fázisú mikroextrakcióval, majd gázkromatográfiával és tömegspektrometriával elemezték a székletben lévő illékony vegyületeket. Ennek a vizsgálatnak az eredményei azt mutatták, hogy az L. helveticus Bar13 törzs egészséges embereknek történő beadása a butirát jelentős növekedését eredményezte. A rövid szénláncú zsírsavak, például a butirát termelése előnyös volt a bél homeosztázisában, és valószínűleg a laktát magas szekréciójának és ennek következtében a laktátnak a laktátot hasznosító baktériumok által butiráttá történő átalakulásának köszönhető. A butirátot a vastagbél epiteliális sejtek specifikus növekedési stimulátoraként ismerik el, és részt vesz a gát integritásának megerősítésében, a nyálkahártya gyulladásának enyhítésében és a gazdaszervezet oxidatív állapotában. Ezenkívül a butirát védelmet nyújt a vastag- és végbélrák ellen azáltal, hogy apoptózist indukál specifikusan a tumorsejtekben.

A L. helveticus beadása befolyásolja a humán hüvelynyálkahártya mikrobiota összetételét is. A L. helveticus KS300-zal végzett kezelés módosította a hüvelyi mikrobiótát azáltal, hogy a Lactobacilaceae és Moraxellaceae szaporodását és a Pastereullaceae számának csökkenését váltotta ki, így ellensúlyozta a C. albicans e mikrobapopulációkra gyakorolt hatásait.

A L. helveticus modulálja a gazdaszervezet immunválaszait

Egyre több bizonyíték támasztja alá azt az elképzelést, hogy az egyik fő mechanizmus, amelyen keresztül a jótékony mikrobák pozitívan befolyásolhatják a gazdaszervezet egészségét, az, hogy képesek kölcsönhatásba lépni a gazdaszervezet immunrendszerével azáltal, hogy helyi és szisztémás szintű válaszokat váltanak ki.

Számos tanulmány számolt be arról, hogy a L. helveticus fajhoz tartozó törzsek képesek immunstimuláló hatást kifejteni, mind önmagukban, mind más baktériumtörzsekkel kombinálva. Például az L. helveticus R0052 törzset Bifidobacterium longummal és Streptococcus thermophilusszal együtt használták szójaitalt és tejalapú keverék fermentálására. Amikor ezeket a keverékeket a HT29 és T84 bélhámsejtvonalakhoz adták a tumor nekrózis faktor (TNF)-α-val történő stimulálás előtt, szignifikánsan csökkentették a kemokin interleukin (IL)-8 expresszióját.

A L. helveticus törzsek által fermentált tej adagolása potenciális alternatív kezelést jelent a bélfertőzések megelőzésére, amelyet valószínűleg bioaktív vegyületek termelése közvetít. A L. helveticus élelmiszerfehérjékre gyakorolt magas proteolitikus aktivitásából származó peptidekről kimutatták, hogy stimulálják a gazdaszervezet immunrendszerét. Kimutatták, hogy az L. helveticus R389 tejre gyakorolt ​​proteolitikus aktivitásából származó peptidek BALB/c rágcsálómodell T helper (Th) 2 válaszban indukáltak, ami egy speciális szubjektált humorális válaszokon alapuló adaptív immunreakció. - T helper limfociták populációja. Ezt a hatást a megnövekedett szérum IL-4 szint és ezzel egyidejűleg a pro-inflammatorikus sejt által közvetített Th1 válasz csökkenése igazolta. Egy másik vizsgálatban a L. helveticus R389 által fermentált tej három különböző frakciójával, amelyek különböző méretű peptideket tartalmaztak (I., II. és III. frakció nagy, közepes és kis méret esetén), egereket etettek, amelyeket ezt követően metilkolantrénnel kezeltek. kristályok a daganatképződés kiváltására. Az összes vizsgált frakció az IgA + B sejtek számának növekedését okozta a bélrendszerhez kapcsolódó limfoid szövetben (GALT), a II. és III. frakció erősebb hatást mutatott, valószínűleg az l-triptofán nagy százalékos jelenléte miatt. A peptidfrakciókkal kiegészített étrend szintén javította a tumor progresszióját, amint azt az indukált fibrosarcoma térfogatának csökkenése mutatta. A szerzők felvetették, hogy a megfigyelt hatást a gyulladásos válaszokban részt vevő sejtek citokintermelésének indukciója közvetítheti.

Összefoglalva, számos in vitro és in vivo vizsgálat megerősítette, hogy a L. helveticus specifikus törzsei jelentős előnyös immunmoduláló tulajdonságokat fejthetnek ki. A L. helveticus a bélre, a hüvely nyálkahártyájára vagy a garat hámjára hathat bakteriális sejtek, bakteriális sejtkomponensek vagy bakteriálisan előállított bioaktív molekulák alkalmazásával. Összefoglalva, az L. helveticus képes támogatni a gazdaszervezet immunrendszerével való keresztbeszédet, potenciálisan előnyös eredményeket okozva helyi és szisztémás szinten.

A L. helveticus egy „Általánosan biztonságosnak elismert” (GRAS) mikroorganizmus, amelyet az Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság (EFSA) (2007) a „Minősített biztonságossági vélelem” (QPS) státuszt kapott. A QPS az EFSA biztonsági értékelési címkéje, amely egy mikroorganizmus „ismeretanyagán” vagy „ismeretén” alapul. Ezért a L. helveticus megérdemli a QPS státuszt, mivel a táplálékláncban való látszólag biztonságos felhasználása hosszú múltra tekint vissza, érzékeny a legtöbb antibiotikumra, és nincs megszerzett antibiotikum-rezisztenciája.

A kötelező biztonsági követelményeken túlmenően (Food and Agriculture Organisation/World Health Organization, 2002) a mikrobiális törzsnek bizonyíthatóan jót kell tennie a gazdaszervezet egészségének ahhoz, hogy a jelenleg elfogadott definíció szerint probiotikumnak minősüljön. Ebben a kéziratban áttekintettük a szakirodalmat, amely arra utal, hogy a különböző L. helveticus törzsek pozitívan befolyásolhatják a gazdaszervezet fiziológiáját, és megelőzhetik vagy kezelhetik a kóros állapotokat. Az in vitro vizsgálatok számos hatásmechanizmust javasoltak, például a kórokozók közvetlen gátlását, a DC-k és makrofágok stimulálását vagy a gazdagén expressziójának modulálását. Továbbá in vivo klinikai és intervenciós vizsgálatok alátámasztották a L. helveticus probiotikus hatékonyságát.

Összefoglalva, ez az áttekintés bebizonyította, hogy a L. helveticus fajokhoz tartozó törzsek probiotikus tulajdonságokat mutathatnak, amelyek nem különböznek a hagyományosan probiotikumnak tekintett mikroorganizmusok, például L. acidophilus, L. rhamnosus és Bifidobacterium animalis subsp. lactis. Ezenkívül az olyan tulajdonságok, mint az ACE-gátló peptidek termelése vagy a cinnamoil-észteráz aktivitás, egyediek az L. helveticus törzsekre, és alátámasztják ennek a baktériumnak a használatát más probiotikus fajokkal szemben. A L. helveticus könnyebben tud alkalmazkodni az ipari fermentációs körülményekhez, mint a legtöbb bélprobiotikus laktobacillus és bifidobaktérium, mivel képes túlélni a különféle környezeti stresszeket, például magas hőmérsékletet vagy alacsony pH-értéket, ozmotikus nyomást és oxigént, ami megkönnyíti az új probiotikus formulákba való beépülését.

Forrás:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3500876/