Пробиотики рекламируются как маринады и батончики, а также пилюли и белковые порошки, как благо для здоровья во всех видах пищевых продуктов. Потребление этих полезных бактерий может поддержать кишечный микробиом, якобы улучшая все, от пищеварения до работы мозга. Но независимо от того, какую форму или размер имеют эти пробиотические добавки, они, похоже, имеют одну общую черту - многие люди просто не получают от них пользы, а в некоторых конкретных случаях они действительно могут причинить вред.
Пара исследований, опубликованных сегодня в журнале Cell, посвящена изучению пробиотических пищевых добавок, чтобы определить, действительно ли предполагаемые чудо-бактерии обеспечивают тот вид пользы, который был заявлен. Результаты рисуют более сложную картину, и они, вероятно, поразят многих среди миллионов, которые клянутся пробиотическими добавками.
Старший автор Эран Элинав, иммунолог из Научного института Вейцмана в Израиле, и его коллеги обнаружили, что желудочно-кишечные тракты многих людей отказываются от общих пробиотиков, прежде чем они могут приступить к работе. Еще хуже то, что команда Elinav обнаружила, что микробная конкуренция со стороны готовых пробиотиков может помешать восстановлению естественных кишечных бактерий после уничтожения антибиотиками.
«Я думаю, что наши выводы требуют фундаментального изменения от используемой в настоящее время универсальной парадигмы, когда мы идем в супермаркет и покупаем состав пробиотиков, разработанный какой-то компанией, к новому, персонализированному методу «Элинав говорит. «Измеряя людей на основе данных, можно было бы гораздо лучше использовать различные пробиотические комбинации в разных клинических условиях».
Природный кишечный микробиом человека, измеренный с помощью эндоскопических процедур, может влиять на то, будут ли штаммы пробиотика внедряться в желудочно-кишечном тракте или нет. (Эран Элинав и др.) Исследования, конечно, не первыми задаются вопросом, насколько эффективны обобщенные пробиотические добавки. Они, однако, предлагают беспрецедентный взгляд на то, как дополнительные бактерии заселяли (или не заселяли) кишечник.
Тем не менее, результаты не могут замедлить растущий интерес к бактериальным добавкам. Пробиотики существуют с тех пор, как Илья Метчников пьет холеру в 1892 году, но в последние годы их популярность резко возросла, как и число докторов, рекомендующих их применение. Недавнее исследование показало, что 60 процентов врачей рекомендовали пробиотические продукты или добавки, а национальное обследование здоровья показало, что почти 4 миллиона американцев использовали пробиотики в 2012 году - это число увеличилось в четыре раза с 2007 года.
Группа Элинава не утверждает, что пробиотические добавки не несут больших доз полезных кишечных бактерий. На самом деле, исследования подтверждают, что они делают. Поскольку многие пробиотики продаются в виде пищевых добавок и, следовательно, не подлежат одобрению и регулированию со стороны многих национальных агентств по лекарственным средствам, включая Управление по контролю за продуктами и лекарствами США, команда вначале намеревалась обеспечить, чтобы пробиотические добавки в исследовании действительно содержали 11 основных штаммов, которые они должны были доставить.
«Все эти штаммы присутствовали и были пригодны для потребления и после него, после прохождения через желудочно-кишечный тракт и даже в кале, и они все еще были жизнеспособными», - говорит Элинав.
Но чтобы понять, какое влияние эти штаммы бактерий оказывают на людей, которые их потребляют, нужно больше копать, ковыряться в кале пациента и даже в его кишках.
Авторы намеревались непосредственно измерить колонизацию кишечника, сначала обнаружив 25 добровольцев, которым предстоит пройти верхние эндоскопии и колоноскопии для картирования их базовых микробиомов в разных частях кишки. «Никто до этого не делал ничего подобного», - говорит Мэтью Сиорба, гастроэнтеролог из Вашингтонского университета в Медицинской школе Сент-Луиса, не связанный с исследованием. «Для этого нужно несколько преданных добровольцев и очень убедительных исследователей».
Некоторые из добровольцев принимали общие пробиотики, а другие - плацебо, прежде чем пройти те же процедуры через два месяца. Этот действительно инсайдерский взгляд на кишечный микробиом показал, что некоторые люди были «персистами», чьи кишки были успешно колонизированы стандартными пробиотиками, в то время как другие, называемые «резистентами», изгнали их, прежде чем они смогли утвердиться. Исследование предполагает две причины изменчивости естественного ответа различных желудочно-кишечных трактов на пробиотики.
Прежде всего, это микробиом каждого человека, или уникальная сборка кишечных бактерий, которая помогает определить, какие новые штаммы будут или не смогут вступить в партию. Авторы взяли кишечные микробиомы как у устойчивых, так и у стойких людей, и перенесли их на безмикробных мышей, у которых не было собственного микробиома. Всем мышам затем давали один и тот же пробиотический препарат.
«Мы были очень удивлены, увидев, что мыши, у которых есть устойчивый микробиом, сопротивлялись пробиотикам, которые им давали, в то время как мыши, которым давали пермиссивный микробиом, позволяли гораздо большему количеству пробиотиков колонизировать желудочно-кишечный тракт», - объясняет Элинав. «Это свидетельствует о том, что микробиом способствует устойчивости или вседозволенности данного человека к данным пробиотикам».
Вторым фактором, влияющим на реакцию человека на пробиотики, был профиль экспрессии генов каждого хозяина. До того, как пробиотики были введены, у добровольцев, которые оказались резистентными, было показано, что они имеют уникальную геновую сигнатуру в своих кишках, в частности, более активированное состояние аутоиммунного ответа, чем у тех, кто был пермиссивен к добавкам.
«Так что, вероятно, это сочетание местного микробиома и профиля иммунной системы человека, которые объединяются для определения специфического состояния резистентности или колонизации человека к пробиотикам», - говорит Элинав. Эти факторы были настолько очевидны, что команда даже обнаружила, что они могут предсказать, будет ли человек устойчивым или пермиссивным, взглянув на его базовый профиль микробиома и кишечного гена.
Этот необычный отбор проб желудочно-кишечного тракта in situ также оказался ключевым, поскольку в ряде случаев состав микробиоты, обнаруживаемый в стуле пациента, лишь частично коррелировал с тем, что было обнаружено в кишечнике. Другими словами, простое использование образцов кала в качестве доверенного лица может ввести в заблуждение.
Эмма Аллен-Верко, микробиолог из Университета Гвельфа, которая не участвовала в исследовании, говорит, что потребители должны знать об ограничениях пробиотиков, даже если они относятся к типу персистеров, которые более восприимчивы к готовым пробиотикам.
«Если вы посмотрите на какой-нибудь пробиотик, он перечислит количество миллиардов КОЕ (колониеобразующих единиц), и, вау, миллиард звучит как большое число. Но вам нужно знать, что в кишечнике человека есть триллионы микробов. То, что вы вкладываете и что выживает, довольно мало по сравнению с этим », - говорит Аллен-Верко. «Да, эти вещи способны размножаться, и некоторые лучше, чем другие, делают это, но все же, что вы вкладываете, это капля в море».
Второе исследование Элинава, возможно, является первым, которое предполагает, что в определенных случаях пробиотические добавки могут действовать хуже, чем вообще - они могут причинить вред.
Три группы пациентов получали антибиотики, а затем либо получали пробиотические добавки, свои собственные естественные кишечные бактерии, либо им позволяли восстанавливаться естественным путем. Группа, получившая дозу своих собственных бактерий, выздоровела быстрее всего, в то время как группа, получавшая пробиотики, взяла на себя больше всего времени, чтобы восстановиться до естественного состояния бактериального разнообразия. (Эран Элинав и др.) Пробиотики обычно используются, чтобы помочь запустить биом кишечника после курса антибиотиков, которые могут убить полезные бактерии. Однако научная литература по практике неоднозначна, и FDA еще не одобрило ни одного пробиотического препарата для медицинских применений.
Команда предоставила 21 добровольцу смесь антибиотиков ципрофлоксацин и метронидазол в стандартных дозах в течение семи дней, имитируя вид лечения, часто применяемого клинически при заболеваниях желудочно-кишечного тракта от болезни Крона до дивертикулита. Затем пациенты были разделены на три группы. Одна группа просто позволяла своим собственным микробиомам восстанавливаться естественным образом, вторая принимала дженериковые пробиотики, а третья получала здоровую дозу собственного бактериального биома, которую собирали до применения антибиотиков и повторно вводили посредством трансплантации аутологичного фекального микробиома (aFMT ).
В последней группе наблюдалось полное прекращение действия антибиотиков. Восстановленный с их собственным фекальным материалом, микробиомы пациентов возвратились к норме через несколько дней. (Группа Элинава работает над патентом, относящимся к работе aFMT.)
Но у тех, кто принимал пробиотики, реакция была совсем другая. Общие пробиотики преуспели в колонизации кишечника, что имеет смысл, поскольку местный микробиом был, по крайней мере, частично уничтожен антибиотиками, но пробиотики значительно препятствовали восстановлению и возвращению естественного биома в его естественное состояние. Даже через шесть месяцев после лечения природные биомы этих пациентов полностью не восстановились, что свидетельствует о том, что готовые к замене бактерии не являются хорошей заменой для более широкого разнообразия естественного микробиома.
«Мы говорим о целом тропическом лесу в кишечнике, на который по-разному влияют разные антибиотики, и вы не можете просто исправить это, дав пробиотик», - говорит Аллен-Верко. «Потому что давайте посмотрим правде в глаза, пробиотик может быть семь или восемь штаммов. В литературе много говорится о том, что некоторые из этих бактерий полезны, и это интересно, но на самом деле они являются одними из немногих микробов в кишечнике, которые достаточно просты для культивирования. И я думаю, что это движет пробиотической индустрией больше, чем хотелось бы признать ».
Чорба добавляет, что, хотя результаты не показывают никакого прямого вреда пациентам, выздоравливающим от антибиотиков, они, безусловно, являются пищей для размышлений. «Если мы думаем, что восстановление нормальной и разнообразной микробиоты - это хорошо, то потенциально это предсказывает, что может нанести вред в более широком населении», - говорит он. «Для пациентов и врачей это подчеркивает, что могут быть ситуации, когда длительное использование пробиотиков может оказаться неэффективным, если разнообразие является конечной точкой, которую мы ищем».
Джонатан Эйзен из Центра генома Калифорнии в Дэвисе отмечает, что микробиом человека, подобный кишечнику, важен для всех типов здоровья и заболеваний. Разнообразие, кажется, является ключом к его успехам, но в то же время это проблема для ученых, стремящихся помочь его функциям.
«Это очень сложно и сложно, и на него влияют различные факторы, включая диету, иммунный статус, поведение, генетику, взаимодействие с другими людьми и животными, искусственную среду, случайные силы, местоположение, погоду, методы очистки и многое другое. «Эйзен сказал в электронном письме. «Поэтому, как правило, для всех важно понимать, что мы вряд ли найдем простые правила (например, возьмем этот пробиотик для решения этой проблемы со здоровьем), которые хорошо работают среди большого разнообразия людей в широком диапазоне условий».
