ArrowUP

«СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТАБИОТИКОВ И ПРОБИОТИКОВ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ НАУЧНЫХ ДАННЫХ»

XXXII Международная научно-практическая телеконференция «Российская наука в современном мире» (31.08.2020)

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТАБИОТИКОВ И ПРОБИОТИКОВ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ НАУЧНЫХ ДАННЫХ

XXXII Международная научно-практическая телеконференция «Российская наука в современном мире» (31.08.2020) — «Сравнительный анализ эффективности метабиотиков и пробиотиков на основе современных научных данных»

 

 

Аннотация:

В статье изложены современные взгляды на использование метабиотиков, как альтернативы традиционным пробиотическим препаратам с живыми микроорганизмами для восстановления и поддержания естественной микробиоты кишечника. Проведено сравнение метабиотиков и пробиотиков, как лечебного средства при дисбиотических состояниях и профилактического средства в качестве продукта здорового питания, на основе метаанализа актуальных научных публикаций.

Ключевые слова: метабиотики, метафильтрат, пробиотики, микрофлора, микробиота, Bifidobacterium, Lactobacillus.

 

Дисбиотические состояния на сегодняшний момент считаются одной из главных «болезней цивилизованного общества». К нарушению нормального качественного и количественного состава микробиоты кишечника могут приводить самые разнообразные факторы [1, 2, 28]:

  • • возрастные биохимические нарушения, характерные, в первую очередь, для лиц в возрасте более 65 лет;
  • • медикаментозное лечение (прежде всего, это длительная терапия антибиотиками, а также курсы некоторых гормональных, антигистаминных, антидепрессантных и цитостатических средств);
  • • другие ятрогенные воздействия, например, лучевая терапия или масштабные хирургические вмешательства;
  • • алиментарные нарушения в виде дефицита в рационе питания растительных волокон, большого количества консервантов, красителей и др.;
  • • длительные голодания, нарушения режима питания, резкие изменения рациона;
  • • интоксикации солями тяжелых металлов;
  • • хронические отравления алкоголем;
  • • плохое экологическое состояние окружающей среды;
  • • воздействие ионизирующего излучения;
  • • хронические и острые психоэмоциональные стрессы;
  • • самые разнообразные нозологии пищеварительной системы;
  • • снижение иммунного статуса в силу различных причин;
  • • нарушения ритма сна и бодрствования, а также других биологических циклов.

 

При этом, учитывая все многообразие биохимических процессов, в которых задействована сапрофитная микрофлора человеческого организма, становится очевидно, что разрушение устоявшегося гомеостаза микробиоты становится настоящей биомедицинской катастрофой. Так, например, дисбиотические состояния играют важную роль в развитии таких макроуровневых нозологий, как:

  • • хронические воспалительные заболевания пищеварительного тракта (язвенный колит, болезнь Крона) [22];
  • • патологии, связанные с метаболическим дисбалансом (атеросклероз, сахарный диабет II типа, ожирение, подагра) [23];
  • • аутоиммунные нарушения (рассеянный склероз, диабет I типа, системная красная волчанка) [3];
  • • оппортунистические инфекционные поражения [24];
  • • аллергические реакции (прежде всего это атопические дерматиты и нейродермиты) [4];
  • • нейродегенеративные патологии (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, атаксия, боковой амиотрофический склероз) [5];
  • • болезни суставно-связочного аппарата, мышц и скелетных костей (фибромиалгии, атрофии скелетной мускулатуры) [25];
  • • нарушения психического статуса (аутизм, шизоаффективные и депрессивные расстройства, синдром хронической усталости) [6];
  • • злокачественные новообразования [7].
  • • синдром преждевременного старения [8] и др.

 

Вышеизложенная информация уже давно обрела статус общепризнанных фактов, которые клиницисты обязательно учитывают в практической работе с пациентами. И, разумеется, довольно давно уже были созданы препараты, которые призваны купировать дисбиотические нарушения, тем или иным путем восстанавливая биохимический гомеостаз «человек-микроорганизмы».

 

Среди наиболее популярных на данный момент классов таких фармакологических средств можно назвать два: пребиотики и пробиотики [18].

 

Но, с точки зрения клинической эффективности пребиотики довольно сложно называть по настоящему этиологическими препаратами. Ведь они представляют собой просто качественный субстрат для роста и размножения микроорганизмов. Отсюда становится очевидным самый главный недостаток этой группы средств для лечения дисбиотических нарушений – полная неизбирательность. Это чрезвычайно важный аспект, поскольку, при нарушении количественного и качественного состава микробиоты сапрофитные бактерии нередко заменяются условно-патогенными, а то и напрямую патогенными микроорганизмами. Следовательно, попадание в кишечник большого количества субстрата стимулирует рост любых бактерий. А при изначальном доминировании патогенных видов, очевидно, что и в дальнейшем они продолжат подавлять развитие симбиотических с человеческим организмом штаммов.

 

Соответственно, пребиотики могут быть условно полезны только в случаях, когда микробиота кишечника преимущественно уничтожена, например, в результате длительных курсов антибиотикотерапии. Но и здесь невозможно дать гарантию того, что прием этих препаратов поспособствует восстановлению именно сапрофитной микрофлоры, а не усугубит состояние пациента. Учитывая все вышеперечисленные недостатки, сегодня пребиотические лекарственные средства практически вышли из повседневного широкого применения [18].

 

Второй класс препаратов – пробиотики – уже выглядит более предпочтительным в плане этиологического лечения дисбиотических состояний. Эти лекарственные средства представляют собой лиофилизированные бактерии как раз тех видов и штаммов, которые чаще всего населяют внутреннюю среду человеческого кишечника. И, соответственно, попадая в оптимальные температурные условия, а также при наличии высокой влажности в окружающей среде, эти микроорганизмы возвращаются к нормальной жизнедеятельности. Но и у класса пробиотических препаратов на настоящий момент выявлен ряд весьма существенных недостатков [14].

 

И это привело к разработке третьей перспективной группы веществ, которые можно использовать для коррекции дисбиозов. Они получили название «метабиотики». Идея создания таких препаратов базируется на утверждении, что все варианты физиологического, биохимического и даже трансгенетического взаимодействия микробиоты с макроорганизмом-хозяином основываются на выработке первыми определенных биологически активных соединений. В числе таких веществ можно назвать [9, 10]:

  • • бактериоцины и микроцины;
  • • короткоцепочечные жирные и некоторые другие органические кислоты;
  • • биоактивные поверхностно-активные соединения;
  • • некоторые полисахариды;
  • • ряд пептидогликанов;
  • • липо- и гликопротеины, включая определенные ферменты;
  • • многие витамины;
  • • гамма-аминомасляную и глутаминовую кислоту;
  • • холины, алкилхолины и фосфорилхолин;
  • • цАМФ и цГМФ;
  • • некоторые стероиды, видоизмененные в процессе вторичного бактериального метаболизма;
  • • инсулиноформные и другие гормоноподобные белки;
  • • ДНК бактериальных хромосом, транспозоны, плазмиды и т.д.

 

Учитывая вышесказанное, за последнее десять-пятнадцать лет в научно-медицинском сообществе появилось и нашло свое экспериментальное подтверждение мнение о том, что для поддержания микроэкологического гомеостаза кишечника можно применять не только живые сапрофитные микроорганизмы, а еще и отфильтрованные продукты их жизнедеятельности, а также их структурные клеточные компоненты. Такие метафильтраты и стали основным действующим веществом препаратов-метабиотиков [15]. Сегодня метабиотики обращают на себя все большее внимание как исследователей, так и клиницистов-практиков. И, естественно, не меньший интерес вызывают и их сравнительные характеристики с традиционными уже пробиотическими средствами. Метаанализ таких сравнений по результатам изучения последних научных публикаций приведен в таблице 1.

 

Таблица №1

 

Сравнительные характеристики свойств мета- и пробиотических препаратов

[11, 16, 17, 19, 20, 21, 27]

 

№

Пробиотики

Метабиотики

1

Недостаточный багаж научных знаний о биомеханизмах и конкретных точках приложения взаимодействия микробиоты с макроорганизмом.

Четкая определенность мишеней воздействия, а также известность химической структуры конкретных молекул, а значит и прогнозируемость биологических эффектов.

2

Невозможность точного выбора оптимального количество бактериальных тел, необходимого для оказания максимально выраженного пробиотического эффекта.

Относительная простота в подборе дозировки и в контроле за безопасностью применения. Возможность индивидуализации дозы препарата в зависимости от целей терапии и особенностей клинического случая.

3

Ряд ограничений по срокам и условиям хранения препарата.

Намного более длительный период сохранности и годности к использованию.

4

Обоснованные сомнения в безопасности для человека некоторых пробиотиков, прежде всего тех, которые содержат бактерии родов Enterococcus, Streptococcus, Escherichia, Bacillus, Bacteroides и т.д.

Отсутствие риска утраты контроля за размножением микроорганизмов и развития патологических состояний у пациента.

5

Неверифицируемость и неравномерность синтеза биоактивных компонентов бактериями и всасывания их в кишечнике.

Доказанные в рядке клинических испытаний хорошие показатели абсорбции и равномерности распределения действующих веществ по тканям.

6

Невозможность применения препаратов-пробиотиков одновременно с антибактериальной терапией ввиду плохой избирательности последней.

Абсолютная резистентность по отношению к антибиотикам в силу того, что препарат не содержит живых микроорганизмов;

 

7

Сапрофитные микроорганизмы населяют в основном слабощелочную среду кишечника. Но процесс их возвращения к жизнедеятельности из лиофилизированного состояния начинается уже при поступлении пробиотиков в желудок, среда которого имеет выраженно кислый рН. Это приводит к тому, что оценочный коэффициент выживаемости в нем привнесенной микробиоты составляет не более 0,001%.

Метабиотики обладают отличной кислотоустойчивостью, что позволяет до 95-97% действующих веществ попадать в кишечник в неизмененном виде.

 

8

Микроорганизмы, содержащиеся в пробиотических средствах, внедряются в уже устоявшийся, хоть и разбалансированный микробиом, а значит способны спровоцировать возникновение в нем биологических конфликтов.

Гарантия отсутствия конфликтов с уже имеющейся в кишечнике пациента микробиотой.

 

9

Для того, чтобы препараты-пробиотики начали оказывать клиническое действие, потребуется определенный временной лаг, обусловленный тем, что микроорганизмам необходимо полноценно запустить все циклы своего метаболизма.

Максимально быстрое всасывание и начало клинического действия, что обусловлено наличием уже готовых к вступлению в метаболические реакции активных соединений естественной микрофлоры.

 

10

Ряд пробиотических средств имеет противопоказания для использования у детей или при беременности.

Доказанная в экспериментах хорошая клиническая переносимость и отсутствие противопоказаний к применению у грудных детей, а также у беременных и кормящих женщин.

 

Как становится очевидно, подобные сравнения выглядят отнюдь не в пользу пробиотиков. И такие наблюдения уже нашли свое выражение в ряде законодательных актов разных стран. Так, Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) еще в 2012 году выступило за то, чтобы убрать с этикеток продуктов с живыми пробиотическими бактериями любые упоминания о каких-либо позитивных медицинских эффектах от их приема [12]. К мнению европейцев в 2014 году присоединилось и американское управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), которое считается одним из наиболее строгих национальных регуляторов в мире. Как утверждают специалисты FDA, для препаратов-пробиотиков не было достоверно подтверждено какое-либо влияния на состояние здоровья человека [13].

 

Таким образом, появляются все основания для того, чтобы рассматривать класс препаратов-метабиотиков, как перспективные новаторские средства в терапии дисбиотических нарушений, как у детей любого возраста, так и у взрослых. Разумеется, множество биологически активных веществ, выделяемых микробиотой человеческого кишечника, еще требует обособления в отдельные фракции и дальнейшего тщательного изучения на предмет биохимического взаимодействия с тканями и клетками макроорганизма. Но уже сейчас метабиотики включают в лечебные схемы при борьбе с функциональными нарушениями пищеварительной системы, патологиями печени и желчевыводящих путей, болезнями кожи аллергической природы (дерматиты, крапивница, эндогенные экземы и др.) [26].

 

Кроме того, высокий терапевтический потенциал метабиотиков с успехом применяют в профилактических целях. В этом случае данные соединения удобно использовать в форме продуктов здорового питания. В нашей стране производством подобных продуктов занимается компания VILAVI INT LTD. Она выпускает их под названием «T8 MOВIO Метабиотик». В 2020 году этот продукт получил декларацию соответствия требованиям Евразийского Экономического Союза. В состав «T8 MOВIO» входит лактулоза, а также метафильтраты всех основных штаммов симбиотических бактерий человека:

  • • Bifidobacterium adolescentis;
  • • Lactobacillus acidophilus;
  • • Lactobacillus salivarius;
  • • Lactobacillus helveticus;
  • • Propionibacterium freudenreichii.

 

Список использованной научной литературы:

 

  1. Sonnenburg J. L., Backhed F. Diet-microbiota interactions as moderators of human metabolism. Nature., 2016; 536: 56 – 64.
  2. Beloborodova N. V., Osipov G. A., Small molecules originating from microbes (SMOM) and their role in microbes-host relationship. Microbial Ecology in Health and Disease, 2000.
  3. Oleskin A. V., Shenderov B. A., Rogovsky V. S. Role of Neurochemicals in the Interaction between the Microbiota and the Immune and the Nervous System of the Host Organism. Probiotics and Antimicrobial Proteins, February, 2017.
  4. Kamada N., Nunez G. Regulation of the immune system by the resident intestinal bacteria. Gastroenterology, 2014; 146 (6): 1477 – 1488.
  5. Stilling R. M., Dinan T. G., Cryan J. F. Microbial genes, brain & behavior – epigenetic regulation of the gut-brain axis. Genes, Brain and Behavior., 2014; 13 (1): 69 – 86. 
  6. Sampson T. R., Mazmanitan S. K. Control of brain development, function, and behavior by the microbiome. Cell Host and Microbe., 2015; 17 (5): 565 – 576.
  7. Paul B., Barnes S., S. Demark-Wahnefried S., Morrow C., Salvador C., Skibola C. Influences of diet and the gut microbiome on epigenetic modulation in cancer and other diseases. Clinical Epigenetics., 2015; 7.112.
  8. Neish A. S. Microbes in gastrointestinal health and disease. Gastroenterology., 2009; 136: 65 – 80.
  9. Lebeer S., Bron P. A., Marco M. L., Van Pijkeren J-P., O’Conell Motherway M., Hill C., Pot B., Roos S., Klaenhammer T. Identifi cation of probiotic effector molecules: present state and future perspectives. Current Opinion in Biotechnology 2018; 49: 217 – 223.
  10. Плоскирева А. А. Метаболитная терапия нарушений микробиоценозов различных биотопов организма человека. Лечащий врач. 2016; 6: 21 – 24.
  11. Sharma M., Shukla G. Metabiotics: One Step ahead of Probiotics; an Insight into Mechanisms Involved in Anticancerous Effect in Colorectal Cancer. Frontiers in Microbiology, 7:1940.
  12. Katan A., Why the European Food Safety Authority was right to reject health claims or probiotics. Benefitial Microbes; 2012. 3 (2): 85 – 89.
  13. Hill C., Guarner F., Reid G., Gibson G., Merenstein D., Pot B., Morelli L. et al. The International scientific association for probiotics and prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 2014; 11 (8): 506 – 514. 
  14. Zhernakova A., Kurilshikov A., Bonder M. J., Tigchelaar E. F., Schirmer M., Vatanen T. et al. Population-based metagenomics analysis reveals markers for gut microbiome composition and diversity. Science., 2016; 352: 565 – 569.
  15. Caselli M., Vaira G., Calo G., Papini F., Holton J., Vaira D.. Structural bacterial molecules as potential candidates for an evolution of the classical concept of probiotics. Advances in Nutrition | Oxford Academic., 2011; 2: 372 – 376.
  16. Шендеров Б. А., Ткаченко Е. И., Лазебник Л. Б., Ардатская М. Д., Синица А. В., Захарченко М. М. Метабиотики — новая технология профилактики и лечения заболеваний, связанных с микроэкологическими нарушениями в организме человека. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2018; 151 (3): 83 – 92.
  17. Nguen H-T., Truong D-H., Kouhonde S., Ly S., Razafindralambo H., Delvigne F. Biochemical engineering approaches for increasing viability and functionality of probiotic bacteria. International Journal of Molecular Sciences., 2016, Jun 2; 17 (6). pii: E867.
  18. Gibson G. R., Hutkins R., Sanders M. E., Prescott S. L., Reimer R. A., Salminen S. J. et al. The international scientific association for probiotics and prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. Published online 14 Jun 2017.
  19. Гурова М. М., Хавкин А. И. Место метабиотиков в коррекции дисбиоза кишечника. Вопросы практической педиатрии. 2018; 13 (2): 70 – 76.
  20. Prescott SL. History of medicine: Origin of the term microbiome and why it matterns. Human Microbiome Journal 2017; 4: 24 – 25.
  21. Шендеров Б. А., Синица А. В., Захарченко М. М., Метабиотики: вчера, сегодня, завтра. // Санкт-Петербург., OOO “Kraft ”, 2017. – 80 с.
  22. Ардатская М. Д., Бельмер С. В., Добрица В. П., Захаренко С. М., Лазебник Л. Б., Минушкин О. Н., Орешко Л. С., Ситкин С. И., Ткаченко Е. И., Суворов А. Н., Хавкин А. И., Шендеров Б. А., Дисбиоз (дисбактериоз) кишечника: современное состояние проблемы, комплексная диагностика и лечебная коррекция. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология., 2015; 117 (5): 13 – 50.
  23. Ткаченко Е. И. Парадигма дисбиоза в современной гастроэнетрологии. Роль микробиоты в лечении и профилактике заболеваний в XXI веке. // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2014; 105 (5): 4 – 7.
  24. Blum H. E. The human microbiome. Advance in Medical Sciences., 2017; 62: 414 – 420.
  25. Jones R. M., Neish A. S. Redox signaling mediated by the gut microbiota. Free Radical Biology and Medicine., 2017; 105: 41 – 47.
  26. Bik E. M., Ugalde J. A., Cousins J., Goddard A. D., Richman J., Apte Z. S. Microbial biotransformations in the human distal gut. British Journal of Pharmacology, 2017. 
  27. Falony G., Joossens M., Viera-Silva S., Wang J., Darzi Y., Faust K., Kurilshikov A., Bonder M. J., Valles-Colomer M., Vandeputte D, Tito RY, Chaff ron S., Rymenans L. et al. Population-level analysis of gut microbiome variation. Science, 2016; 352 (6285): 560 – 564.
  28. Galand L. The gut microbiome and the brain. Journal of Medicinal Food., 2014. December, Vol. 17 (12): 1261 – 1272.

 

COMPARATIVE ANALYSIS OF THE EFFICIENCY OF METABIOTICS AND PROBIOTICS BASED ON MODERN SCIENTIFIC DATA

Mikhailova E.A., Lokoshko D.V., Bolshakova E.M.

 

SE “Institute of Children and Adolescents Health Care” of the Ukrainian National Academy of Medical Sciences, Kharkiv, Ukraine.

SSE “Institute of Management Problems” of the Ukrainian National Academy of Sciences, Kharkiv, Ukraine.

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Novosibirsk State Medical University" of the Ministry of Health of the Russian Federation

 

Abstract: The article outlines modern views on the use of metabiotics as an alternative to traditional probiotic preparations with live microorganisms to restore and maintain the natural intestinal microbiota. A comparison of metabiotics and probiotics, as a therapeutic and prophylactic agent for dysbiotic conditions, was carried out on the basis of a meta-analysis of current scientific publications.

Key words: metabiotics, metafiltrate, probiotics, microflora, microbiota, Bifidobacterium, Lactobacillus.