PROBIOTIKA Mgr. Lenka Kosečková Micenková, Ph.D. OSNOVA Definice Historie Výběr probiotických kmenů Legislativa Ověřování kvality Proč užívat probiotika? Oblasti působení a forma Probiotika Závěr Probiotika DEFINICE živé mikroorganismy, které mají při správném dávkování pozitivní vliv na náš organismus. Immune system Mental health Diarrhea Weight loss Good bacteria Prebiotika DEFINICE • nestravitelné oligosacharidy, které stimulují růst anebo aktivitu určité bakterie nebo skupiny bakterií, které mají pozitivní účinek na lidské zdraví. • fermentací prebiotik vybranými skupinami bakterií v tlustém střevě dochází k produkci SCFA. Tím se snižuje pH a potlačuje růst patogenních a hnilobných bakterií, je podpořena tvorba střevní ochranné mukózy (slizu). DEFINICE SCFA (short-chain fatty acids) • acetát, propionát, butyrát. • hlavní zdroj energie pro buňky střevního epitelu inhibice proliferace rakovinotvorných buněk. • protizánětlivé a imunomodulační účinky. • normální kolonocyty - ZABRAŇUJE apoptóze (v nepřítomnosti butyrátu naopak masivní apoptóza). • tumorové/maligní buňky - ZVYŠUJE apoptózu. • inhibice pro-metastatických a aktivace anti-metastatických genů. • malé molekuly: průnik přes hematoencefalickou bariéru a ovlivnění mozkové funkce. • Roseburia spp., Faecalibacterium prausnitzii a Eubacterium rectale Enteric Nervous System tCut Motility Secretory activity Liver tInsulin sensitivity AMPK activity Lipid storage - Gluconeogenesis GPR109A and GPR41/4i Muscles Glycogenesis x Fatty acids oxidation Mitochondrial content Lipid storage 7 Glycolysis GPR41/43 GPR41 GPR43 GPR109A Immune Cells Inflammation GPR43 GPR43/41 GPR43 Ncutioptiili MmtoHIt T„ GPR43 GPR109A Lungs Airway epithelium r inflammation Bone marrow "^[VlennaiQpoletii of DC GPR41 Synbiotika DEFINICE • kombinace probiotik a prebiotik, přičemž se očekává tzv. synergický účinek od těchto dvou složek. DEFINICE Psychobiotika • prospěšné bakterie (probiotika) nebo jejich podpora (prebiotika-nestravitelné oligosacharidy a vláknina), které ovlivňují vztahy mezi bakteriemi a mozkem. • neuroaktivní látky produkované psychobiotikama, jako jsou dopamin, kyselina gama máselná a další, ovlivňují náladu a mají anxiolytické (zmírňující úzkost) a antidepresivní účinky. DEFINICE Postbiotika • bioaktivní látky vznikající činností prospěšných bakterií (probiotik), které se běžně nachází v našem trávicím traktu, a také zbytky buněk těchto prospěšných bakterií. Jedná se o látky, jako mastné kyseliny s krátkym řetězcem, enzymy, organické kyseliny, vitamíny a další. Proteobiotika • peptidy obsahující přibližně 4 až 8 aminokyselin. 580-640 BC- Arnold of Hetz highlighted drinking beer during plagues 2000 BC-IndiaVedic hymns document fermented milk recipes 2000 BC- Sumerian documentation of milk fermentation recipes 3000 BC - Sumerian'Hymn to Ninkasi" 5000 BC — Evidence of beer production in China 6000 BC Documentation of fermentation in Fertile Crescent //^-370Bc"\\ / /Hippocrates said, "All \ \ disease beqins in the 9000-7000 BC Brewing began when hunter-gatherers became farmers 9 5our 450-370 BC- Hippocrates said, "All disease begins in the a.it' 460-370 BC Hippocrates recommended wine for therapy and health 300 BC Great Wall of China workers consumed fermented vegetables 76 BC Pliny recomm ended fermented milk to treat gastroenteritis Anno Domini 14-37 Tiberius carried sauerkraut on sea voyages to prevent intestinal disorders. Captain Cook consumed sauerkraut on long voyages to prevent scurvy 1206-1227 milk was on added to Ghenis Khan's army's provision list 1905 Hetchnikoff proposed Lactobacilli in Bulgarian yogurt increased longevity 1905 Grigorov identified a species of Lactobacillus in kisselo mliako. Grigorov suggested health benefits of Bulgarian yogurt to Metchnikoff 1889 Tissier discovered Bifidobacterium spp. 1878 - Lister isolated lactic acid producing bacteria 1322-1328 "Liber de Vinis", first academic source on medicinal use of wi Tissier introduced idea of friendly bacteria far intestinal health 1907 " Metchnikoff put forward Mei's hypothesis: yogurt brings a long life 1907 "The Prolongation of Life", first scientific description of improving human health through food 1930 Shirota discovered bacteria survived passage through human gut Late 1930s Probiotic interest decreased because of Great Depression, WWII, and discovery/ proliferation of antibiotics 1953 Kollath proposed definition of probiotics, described as organic and inorganic supplements believed to restore health of malnourished patients 1974 Parker proposed probiotic definition should include other substance;that contribute to gut microbial balance 1973 Bruce proposed use of lactobacilli probiotic for women's urogenital trad 1962 Lily and Stillwell expanded probiotics definition: "the anaerobic bacteria that are able to produce lactic acid and stimulate the growth of other organisms" Description 1954 Vergin proposed definition of probiotics: "active substances that are essential for a healthy development of life" 1989- Fuller proposed definition of probiotics: "live microbial feed supplements which beneficially affects the host animal by improving its intestinal microbial balance" 1994 - Passage of DSHEA increased sales of probiotic products 1999 President of ASM referred to probiotics as "snake oil" 2001-2002 Relman and Falkow stated importance of endogenous microbes as determinants of health and disease 2001 Davies stated importance of understanding relationship between humans and their microorganisms 2001 Over 100O probiotic publications on PubMed 2001 -WH0/FAO updated probiotics definition: "live microorganisms which when administered in adequate amounts confer a health benefit on the host" 2001 Lederberg describes the microbiome, "the ecological community of commensaC symbiotic, and pathogenic microorganisms that literally share our body space and have been all but ignored as determinants of health and disease" 2001 " Establishment of International Probiotics 2002—> Establishment of International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) 2002 WHO/FAO drafted guidelines for evaluation of probiotics in food products 2009 1st discussions with Health Canada in regard to the Probiotic Monograph 2014 ISAPP recommended grammatical change to WHO/FAO probiotics definition 2015 Launch of IPA's European office in Brussels 2021 Over 34.000 probiotic publications on PubMed* 2019 Over 20.000 probiotic publications on PubMed 2017 IPA submits proposal for work on harmonized probiotic guidelines for use in foods and dietary supplements before Codex Alimentarius 2016 IPA petitions FDA to revise probiotic labelling from Mg to CFU as official unit of 18i7-lS64 1B7B H07 1930 Pasteirt discovers LA3 isolated Metchnikcd' describes Sn.rotacommertaJlzes LAB as spoilage (ram milk Bulgarian Baathi fermented milk based mi 1MJ Kons» uso the term probiotifta i ii .-. I ■if:-: im ■■■■■ 1SSB Fuller defines probiotics as, beneficial microbial 2003 Genomic cur fiist s^nDme sequence of a ,1.,. ■ ioctoifli;^ by lister .\v,:ii i-.-i I .-.i......v.iili (tKfooociVfcis rasri isolate promoting health jrjlo FDA/CFJER guidelines far ntanterunr Ijwc bioltipracKtutics ■:<*■■ : : »00 ai/iddeth£*Je.'JurlT ütiidlui. fiCidCiptlitui described by rissier descnted by Moro TOSS : Lillfry and Sllllwell define prebio4ks as microbes thai stimulate Rrowlhot oTHer microorganisms 2001 . . 200S r-AO/WHO defirtil^n fletman uses high-lfocughpul of probiotics lGSamplkon sequencing fo c stalogue gul uncrnbiqme V roce 1889 francouzský pediatr Henry Tissier izoloval důležitou probiotickou bakterii Bifidobacterium, která je dominantním střevním mikroorganismem u kojených dětí a nazval ji Bacillus bifidus communi. V roce 1906 zjistil, že stolice dětí s průjmem obsahovala malé množství bifidobakterií ve srovnání se stolicí zdravých dětí. Navrhl proto, aby se tyto bakterie podávaly pacientům s průjmem a pomohly jim obnovit zdravou střevní mikroflóru. HISTORIE • Ilja lljič Mechnikov- ruský přírodovědec vytvořil teorii, že stáří je důsledkem otravy těla produkty některých bakterií ve flóře lidského střeva. • Jako prostředek proti množení těchto mikroorganismů doporučoval stravu obsahující mléčné fermentované bakterie, především bulharské jogurty a kefír. • V roce 1908 byl oceněn společně s Paulem Ehrlichem Nobelovou cenou za medicínu, za jejich objevy v oblasti imunity. Pojem probiotikum použili vědci Lilly a Stillwell v roce 1965 k popsání látky, která byla produkována jedním organismem a která stimulovala růst organismu druhého. 2001 FAO (Food and Agriculture Organization) definovalo probiotika jako "live microorganisms which, when administered in adequate amounts, confer a health benefit on the host". 2013 the World Gastroenterology Organization published its global guidelines on probiotics and prebiotics, and confirmed that the efficacy of probiotics are strain-specific and dose-specific, dispelling the myth held by many that any yogurt can be considered a probiotic. VÝBĚR probiotických kmenů příznivě ovlivňují zdraví člověka nepatogenní schopnost odolat procesům trávení, HCI, žluči upravují mikrobiální rovnováhu střeva, porušenou slizniční bariéru posilují střevní imunitní systém usnadňují eliminaci toxinů a eradikaci patogenních mikrobů aplikují se v živém stavu schopnost adherovat ke kolonocytům schopnost kolonizovat tračník bezpečnost mono nebo směsné kultury mikroorganismů Strain isolation from natural sources Strain identification by genotypic and phenolypic methods In vitro tests Resistance to gastric acid and bile salts Antimicrobial activity against pathogens Bile salt hydrolase activity Reducing pathogen adhesion to surfaces Determination of transferable antibiotic resistance Animal studies In vivo safety and efficacy studies in animal models Clinical human studies ▼ cacy (Phase 2), s(Phase 3) Jose and serving size Safety (Phase 1), effi and effectivenes Determination of optimum Good manufacturing practice and labeling process Post-marketing surveillance Determination of safety, efficacy and effectiveness in other populations before use Pokyny WHO pro izolaci a aplikaci probiotik. LEGISLATIVA Léčivý přípravek • Pokud chcete registrovat léčivý přípravek pouze na území České republiky, můžete podat národní žádost o registraci léčivého přípravku. • Žádost o registraci léčivého přípravku se podává Státnímu ústavu pro kontrolu léčiv. Zákon č. 378/2007 Sb. Zákon o léčivech a o změnách některých souvisejících zákonů (zákon o léčivech) Částka 115/2007 Zařazeno v právních oblastech Platnost od 31.12 .2007 > Správní právo » Zdravo lni cl ví Udínnostod 31.12.2007 , Lékárny, léčiva Probiotické doplňky stravy • 110/1997 Sb., o potravinách a tabákových výrobcích, ve znění pozdějších předpisů oznamovací povinnost tak, že se přes odkaz na webových stránkách Ministerstva zemědělství přihlásí do svého účtu, kde vyplní složení a další vlastnosti výrobku a případně vloží i etiketu. LEGISLATIVA Legislativní požadavky na probiotické doplňky stravy doplňky stravy jsou zvláštní kategorií potravin, jsou definovány v § 2 písm. g) zákona o potravinách č. 110/1997 Sb. jako „potravina, jejímž účelem je doplňovat běžnou stravu a která je koncentrovaným zdrojem vitaminů a minerálních látek nebo dalších látek s nutričním nebo fyziologickým účinkem, obsažených v potravině samostatně nebo v kombinaci, určená k přímé spotřebě v malých odměřených množstvích". • problematiku doplňků stravy upravuje na národní úrovni vyhláška č. 58/2018 Sb., o doplňcích stravy a složení potravin. Evropským předpisem pro oblast doplňků stravy je Směrnice Evropského Parlamentu a Rady 2002/46/EC ze dne 10. června 2002 o přiblížení legislativy členských států týkající se doplňků stravy. • žádný z těchto předpisů však neupravuje minimální počty probiotických bakterií v potravinových doplňcích ani metodiku pro ověřování kvality a kvantity deklarovaných mikroorganismů. • výrobce je povinen dodržet informace uvedené na etiketě výrobku. LEGISLATIVA • tato legislativní mezera tak dává prostor pro nejasnosti a dává možnost výrobcům uvádět nekompletní, resp. nepravdivé údaje. • deklarované počty a druhové zastoupení se často neshodují se skutečným počtem mikroorganismů v preparátech. V České republice podléhají doplňky stravy dozoru Státní zemědělské a potravinářské inspekce (SZPI). • osoba uvádějící doplněk stravy na trh nese plnou odpovědnost za to, že bude zdravotně nezávadný. Musí vyrábět nebo dovážet výrobek ve stejné kvalitě, ve které byl schválen nebo notifikován. • podle evropské legislativy, konkrétně Nařízení (ES) č. 1924/2006 o výživových a zdravotních tvrzeních při označování potravin, nelze v EU prodávat výrobky, které uvádějí, že jsou probiotika, že jsou probiotické nebo že mají v této souvislosti specifické zdravotní účinky. • používání výrazu „probiotikum" se považuje za neoprávněné zdravotní tvrzení, protože pro probiotika neexistují žádná schválená zdravotní tvrzení ze strany Evropského úřadu pro bezpečnost potravin (EFSA), a to i navzdory mnoha předloženým žádostem. Výrobky tedy musí být označovány pouze konkrétním kmenem bakterií. LEGISLATIVA • nicméně přístup k tomuto označení může být v různých státech EU odlišný. Příkladem je i situace v České republice, kde se považuje označení „obsahuje probiotika/prebiotika" nebo „s bifidokulturou" ne za zdravotní, ale za výživové tvrzení, které je možné používat při označení potravin v režimu kvantifikace přítomných probiotik. • použití označení je možné za splnění podmínek pro užití tvrzení „obsahuje (název živiny nebo jiné látky)" uvedeného v příloze nařízení (ES) č. 1924/2006 o výživových a zdravotních tvrzeních při označování potravin. • tento přístup je uplatňován při provádění dozorové činnosti u provozovatelů potravinářských podniků ze strany SZPI a Státní veterinární správy (specifikováno v Příručce pro provozovatele potravinářských podniků k označování potravin podle předpisů EU, vydané Ministerstvem zemědělství, 2018). OVĚŘOVÁNÍ KVALITY • v České republice je v současné době registrováno více než 100 druhů doplňků stravy s obsahem probiotik a prebiotik (Registr rozhodnutí hlavního hygienika, 2020). • obsah mikroorganismů je vyjadřován obvykle jako 10n v jedné tobolce/kapsli nebo v denní dávce. • deklarovaná množství mikroorganismů se pohybují v rozpětí řádů 106až 1010 buněk. • CFU - colony forming units • kontrola doplňků stravy na českém trhu: je pověřena Státní zemědělská a potravinářská inspekce (SZPI). Provádí kontrolu deklarovaných složek, kontrolu nepovolených látek záměrně přidaných (sildenafil u přípravků na podporu erekce), nebo látek kontaminujících (olovo, mykotoxiny). V případě podezření, že doplněk stravy není v pořádku, je možno se na SZPI obrátit prostřednictvím speciálního formuláře uvedeného na webových stránkách SZPI. OVĚŘOVÁNÍ KVALITY Nejčastější nedostatky: • počet živých mikroorganismů (zejména ke konci doby trvanlivosti), který je v mnoha případech nižší než deklarovaný. • mikroorganismy nejsou pojmenovány v souladu s platnou vědeckou nomenklaturou. • tvrzení o účinnosti produktu nejsou adekvátně odůvodněna; termín „probiotický" je užíván neoprávněně, tj. i v případě, kdy není kmen jasně definován a neexistuje žádná vědecká studie o příznivých účincích na lidské zdraví. • výrobek je křížově kontaminován druhy které na etiketě nejsou uvedeny. OVĚŘOVÁNÍ KVALITY Možnosti ověřování kvality probiotických doplňků stravy Klasické kultivační metody • lze stanovovat životaschopné buňky a jsou založeny na principu použití selektivního prostředí. • zvýhodňují růst jednoho druhu nebo cílové skupiny organizmů, růst ostatních druhů je inhibován. • selektivní média obsahují inhibiční složku nebo naopak některá základní složka chybí, což zvýhodňuje a cíleně izoluje prokazované rody a druhy. • lze využít dostupných selektivních médií a případně norem pro stanovení daných skupin/rodů nebo druhů bakterií. • normy jsou často vázané na mléčné produkty a omezují se pouze na stanovení počtu charakteristických mikroorganismů v jogurtu (ČSN ISO 7889, ČSN ISO 9232) a stanovení počtu Lactobacillus acidophilus (ČSN ISO 20128). OVĚŘOVÁNÍ KVALITY Možnosti ověřování kvality probiotických doplňků stravy Klasické kultivační metody • nejsou dosud navrženy žádné závazné legislativní dokumenty pro Lactobacillus, neboť selektivita médií je často problematická. • mezinárodní standard pro selektivní stanovení počtu bifidobakterií v mléčných výrobcích již existuje pod označením ISO 29981:2010 (ISO = International Organization for Standardization). • transgalaktosylovaný oligosacharid (TOS) propionátový agar doplněný antibiotikem mupirocinem. • bylo ale zjištěno, že médium doporučené normou ISO nelze považovat za plně selektivní a vhodné pro stanovení všech druhů rodu Bifidobacterium. Možnosti ověřování kvality probiotických doplňků stravy OVEROVANÍ KVALITY MALDI-TOF (hmotnostní spektrometrie s laserovou desorpcí a ionizací za účasti matrice s průletovým analyzátorem: matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry). rychlá technika pro identifikaci prokaryot, analýzu biomarkerů intaktních virů a spor. v případě bakteriálních buněk jsou analyzovány složky bakteriálního proteomu uvolněné narušením buněčné stěny rozpouštědly. bakteriální kultura se odebírá bud'z tekutého media po centrifugaci nebo z pevného media na agarových plotnách. zpracování hmotnostních spekter zahrnuje identifikaci a kvantifikaci píků, výpočet podobnosti mezi proteinovými spektry, seskupení dat a identifikaci vzorku v rámci rodu a druhu, případně typizaci kmene. Profil je druhově i kmenově specifický a proto jej lze využít k identifikaci neznámého vzorku i k autentizaci bakteriálního kmene, což je významné například u nozokomiálních infekcí. důležitým předpokladem pro úspěšnou identifikaci na rodovou a druhovou úroveň je mít k dispozici čistou bakteriální kulturu, čemuž předchází kultivace. problém v případě multidruhových produktů, jelikož není jednoduché získat zástupce všech přítomných druhů ve výrobku. OVĚŘOVÁNÍ KVALITY Možnosti ověřování kvality probiotických doplňků stravy Metody molekulární biologie • rychlejší, citlivejšia specifičtější. • nejpoužívanější molekulární metoda pro identifikaci a detekci probiotických bakterií je polymerázová řetězová reakce (PCR) a její modifikace. Viability PCR • využívá fotoreaktivní barviva, jako jsou PMA k inaktivaci DNA mrtvých buněk před PCR. Extracelulární DNA a DNA z mrtvých buněk microbial sample ^ photoactivation photoattivation -* : tJsí~) Dead cell Livo cell DNA extraction DNA extraction řase DNA amplification DNA a mplifi cation Propidium monoazid (PMA} - fotoreaktivní barvivo vázající se přednostně na dsDNA. Viditelné světlo vyvolá fotoreakcí chemické látky, která povede ke kovalentní vazbě PMA s dsDNA. Tento proces způsobí, že se DNA stane nerozpustnou, což vede k její ztrátě při následné extrakci genomové. Ukázka testu: rok 2020 - mikrobiologické vyšetření vybraných probiotických přípravků pro dospělé dostupné v ČR OVEROVANÍ KVALITY Deklarace v kapsli Bifidobakterie Laktobacily Kvasinky Vyhověl/nevyhověl deklarovanému množství v kapsli Název produktu Velikost balení Forma Výrobce/distributor Naturevia Laktobacily 5 66 kapsle Swiss Herbal 15 miliard VYHOVĚL Dr.Max Laktobacily 6 60 kapsle Dr.Max 5 miliard VYHOVĚL Lincx FORTE 2 28 kapsle Novartis 2 miliardy VYHOVĚL Apo-Lactobacillus 30 kapsle Apotex 12 miliard VYHOVEL Biopron FORTE 30 kapsle Walmark 5 miliard VYHOVEL 8io-Kult 14 60 kapsle Probiotics Provita 2 miliardy VYHOVEL GS Súperky 21 40 kapsle Green Swan Pharmaceuticals 10 miliard VYHOVĚL Siopron 9 40 kapsle Walmark 4,5 miliardy NEVYHOVĚL GS Súperky Antibio 40 10 kapsle Green Swan Pharmaceuticals 20 miliard VYHOVĚL Dr.Max Rebiomax 10 kapsle Dr.Max 11 miliard VYHOVĚL Biopron 9 Premium 30 kapsle Walmark 10 miliard VYHOVĚL U všech přípravků, kromě jediného, deklarovaný obsah skutečně odpovídá naměřenému množství a dokonce jej lehce překračuje. Deklarovaného množství nedosáhl pouze jediný přípravek, a tím byl Biopron 9, kde bylo naměřeno 2,9 miliard vs. deklarovaných 4,5 miliard CFU v kapsli. Čím vyšší počet miliard, tak tím z pohledu účinku i lépe. Udržování zdravého mikrobiomu PROČ UŽÍVAT PROBIOTIKA? „přátelská" střevní mikrobiota soutěží s pronikajícími patogeny • obsazení attachment sites • vyčerpání zdrojů živin • produkce antimikrobiálních látek • stimulace produkce antimikrobiálních látek hostitelem Dysbioza změna zložení mikrobiomu Komenzální baktérie -oportúnne patogény Orgánová soustava choroba/příznak PROČ UŽÍVAT PROBIOTIKA? kuze trávicí trakt urogenital™' trakt kombinace orgánových systémů lupenka (psoriasis) akné atopická dermatitída Ústní mikrobiom zubní kaz a periodontitida Obezita Crohnova choroba jícnový adenocarcinom nekrotizující enterokolitida ulcerózní kolitida syndrom dráždivého tračníku bakteriální vaginóza sexuálně přenosné choroby imunodeficience horečnaté stavy OBLASTI PŮSOBENÍ A FORMA Oblasti působení • Ústní dutina - dentální probiotika • Gastrointestinální trakt • Urogenitální trakt • Kůže • Dýchací cesty • Imunitní systém • Centrálni nervový systém - psychobiotika Forma • Prášek - lyofilizované kultury, kapsle, sprej, kapky, čípky, hygienické vložky, probiotické pastilky, žvýkací tablety, zubní pasty Nejběžnější probiotické rody PROBIOTIKA • Bakterie mléčného kvašení (LAB - Lactic acid bacteria) představuji rozmanitou skupinu grampozitivních, nesporulujících, katalázově negativních organismů, které se vyskytují v řadě biotopů -Lactobacillus, Streptococcus, Enterococcus, Pediococcus, Lactococcus • Bifidobacterium • Bacillus • Escherichia • Kvasinky - Saccharomyces Bakterie mléčného kvašení (LAB - Lactic acid bacteria) PROBIOTIKA • produkce antimikrobiálních látek in situ. • vyrovnávání složení střevních komenzálních mikroorganismů a soupeření s invazivními patogeny o ekologické niky a metabolické substráty. • LAB jsou tradičně přítomny v mléčných výrobcích a podílejí se na různých vlastnostech a kvalitě konečných výrobků, čímž pomáhají udržovat zdraví. • některé LAB přijímané v mlékárenském průmyslu jako zákysy jsou skutečně klasifikovány jako probiotika díky své schopnosti předcházet nemocem a léčit je a modulovat imunitní reakce hostitele. • kvašené mléko, sýry, jogurty a kefíry jsou primárními zdroji probiotických LAB a jejich konzumace je prokazatelně spojena s příznivými účinky na zdraví. • během fermentace mléka jsou některé laktobacily schopny uvolňovat peptidy s vysokou afinitou kACE2 (angiotensin-konvertující enzym 2), vstupnímu receptoru hostitele viru SARS-CoV-2. • SARS-CoV-2 je spojena s imunitní dysfunkcí a změnami střevního mikrobiomu, mohlo by podávání probiotik představovat novou a slibnou terapii pro prevenci a léčbu infekce SARS-CoV-2. • osa mozek - střevo: terapeutická role probiotik LAB u neurodegenerativních onemocnění. rod Lactobacillus • grampozitivní, rozkládají laktózu a jiné cukry na kyselinu mléčnou. • součást střevního a vaginálního mikrobiomu. • některé laktobacily se používají při výrobě jogurtu, sýra, kysaného zelí, nakládaných okurek, piva, cideru, vína, a dalších typů fermentovaných (kvašených) potravin. • změny v nomenklatuře rodu Lactobacillus: • rod Lactobacillus rekvalifikace cca 261 druhů do 25 rodů včetně pozměněnéhcl rodu Lactobacillus, který zahrnuje bakterie, které byly označovány jako skupina Lactobacillus delbrueckii, Paralactobacillus a 23 nových rodů: Holzapfelia, Amylolactobacillus, Bombilactobacillus, Companilactobacillus, Lapidilactobacillus, Agrilactobacillus, Schleiferilactobacillus, Loigolactobacilus, Lacticaseibacillus, Latilactobacillus, Dellaglioa, Liguorilactobacillus, Ligilactobacillus, Lactiplantibacillus, Furfurilactobacillus, Paucilactobacillus, Limosilactobacillus, Fructilactobacillus, Acetilactobacillus, Apilactobacillus, Levilactobacillus, Secundilactobacillus a Lentilactobacillus. rod Lactobacillus • Lactobacillus acidophilus má všeobecně uznávané probiotické účinky a je jedním z nejčastěji používaných probiotických mikroorganismů. Renamed to Lactobacillus acidophilus (Moro) by Hollander ai 1900 1929 All isolates from human oral, intestinal and vaginal microbiota recognised as strains of L acidophilus Johnson et al Identify six phylogenetic groups (A1 -4, B1-2) by DNA homology. L. acidophilus ATCC 4356 type strain A1 L.crispatus ATCC 33197 type strain A2 L.johnsonii ATCC 33200 _type strain B2 1970 1980 Shleifer and Ludwig use polyphasic taxonomy to define TweLactobacillus groups: L acidophilus (previously L.delbruekii group) L.salivarius L.reuteri L.buchcri L. plantarum(M ^ previously L. casei group)^ Felis and Delaglio increase number of groups to 12 to encompass new species Lactobacillus contains 109 _species_ 1991 T 1995 2003 2007 2008 Original description of Bacillus acidophilus by Moro Description of neotype strain Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 by Hansen and Mocquot Collins ef al describe 3 distinct phylogenetic clusters in the genus Lactobacillus using 16S rRNA sequence analysis: L.delbrueckii group Lease/ group Leuconostoc group Hammes and Hertel expand number of groups to seven, adding: Lsakei group and restoring L.casei group Genomic era allows whole genome studies to inform taxonomy Already, genomic datasets show incongruence with established taxonomy (Claessonef al). rod Lactobacillus Lactobacillus acidophilus • hlavní komerční druh bakterií mléčného kvašení (LAB), který je k dispozici ve výrobcích včetně mléka, jogurtů a kojenecké výživy, jakož i v doplňcích stravy s uváděnými probiotickými účinky. • je součástí mnoha nedefinovaných startovacích kultur pro fermentaci mléka, což je konzervační proces vyvinutý v raném neolitu a používaný při výrobě tradičních fermentovaných potravin již více než 10 000 let. • jeho pomalý růst v mléce znamená, že většina fermentace v mléčných výrobcích se provádí pomocí jogurtové startovací kultury (např. Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus a Streptococcus thermophilus) a L. acidophilus se následně přidává pro další probiotickou hodnotu. Metabolises ^ ^ <° gm* Regarded ™£«3t l3"°se enterocyles Safe (GRAS) c^po^s ft h & fl C Probiotic effects 7 7" ] Lactobacillus acidophilus i-1 i- Genomic properties Biosynthesis CRISPR region Production of lactic %3SS£" Transporter hoÄnentation add propnages systems of carbohydrates rod Lactobacillus PROBIOTIKA 1935 Minoru Shirota • v Japonsku izoloval a kultivoval kmen rodu Lactobacillus schopný přežít průchod trávicím ústrojím. • tato kultura byla pojmenována Lactobacillus casei kmen Shirota a začala se používat k výrobě fermentovaného mléka zvaného Yakult. rod Lactobacillus Vaginální mikrobiom - vaginózy, předčasní porod. Bakteriální zánět pochvy - colpitis bacterialis • přítomny známky zánětu, pocity pálení až bolesti v oblasti pochvy a zevních rodidel. Potíže postupně ustupují, ale často přechází do chronicity. • zánět je nejčastěji způsoben přemnožením a agresivním chováním některými obligatorně patogenními kmeny bakterií, převážně aerobních, jako jsou streptokoky, stafylokoky, enterokoky, a hlavně Escherichia coli. Bakteriální vaginóza • bakteriální vaginóza u 40-50 % žen s výtokem . • pokles počtu laktobacilů, vzestupem počtu obligátních anaerobů - Gordnerelo vaginalis a převážně anaerobních bakterií, Bacteroides, Peptostreptococci, Mycoplasma hominis a Mobiluncus. Klinicky je typický vodnatý fluor páchnoucí po rybách. HEALTHY f i h d -^if c 1 Antimicrobial peplidus (AMp-i; OYS BIOS 13 i Lactic Acid . ■I A^imicDbiBlpHptideS J *|" l/aginapH ^ *' * 7 1 X^" iL-a, iL-11. + TNF-ilptu 1 \ ťi(lnki •[•!•[• I UMU 1 Injur» • • % • Jamted Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium longum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus brevis, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactobacillus fermentům, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus kefiranofaciens, Lactobacillus kefirgranum, Lactobacillus rhamnosus, Lacotococcus lactis, Lactococcus cremoris, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus kefir, Lactobacillus parakefir, Lactobacillus plantarum, Lactococcus lactis biovar diacetylactis, Leuconostoc lactis, Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc cremoris, Leuconostoc dextranicum, Kluyveromyces marxianus, Brettanomyces anomalus, Debaryomyces hansenii, Saccharomyces unisporus, Saccharomyces turicensis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces exiguus, Torulaspora delbrueckii NASÁLNÍ MIKROBIOM • chronická rhinosinusitida: znížení diverzity • Lactobacillus sakei- ochranná funkce • Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Corynebacterium tuberculostearicum Chronickou rhinosinusitidu definujeme jako zánět sliznice paranazálních dutin trvající déle než 12 týdnů nebo recidivující častěji než 8x do roka. Chronická rhinosinusitis představuje jednu z nejčastějších problematik řešených v otorhinolaryngologické praxi. Podle statistik NIH je prevalence tohoto onemocnění v USA přibližně 152/1000 obyvatel (včetně případů alergické rhinosinusitis), každoročně je v USA diagnostikováno okolo 34,9 milionu pacientů s chronickou rhinosinusitidou. RHINITIS Nasální mikrobiom PROBIOTIKA Histological examination of the sinus mucosa demonstrated that the untreated control and the antibiotic-treated animals did not exhibit aberrant epithelial physiology, whereas instillation of large I numbers of C. tuberculosteoricum in the presence of a replete sinus microbiota elicited a modest increase in the number of mucin-secreting goblet cells Because mucin hypersecretion is a hallmark of respiratory infection and chronic sinusitis, these data I confirm that C. tuberculosteoricum is capable of inducing a characteristic host response to pathogenic microbes and that this phenotype is significantly augmented under conditions of depleted sinus microbiota. A Antibiotic C. tuberculostearicum — + + Respiratory epithelium Mucus lining CFTR Ciliated Gobletcell Basal ' ce" Progenitor oocyte Neuroendocrine cell cell Mucin je označení pro velkou skupinu filvkoproteinů produkovaných epitelovou tkání u většiny zvířat. Ve velkých koncentracích se nacházejí na sliznicích a ve slinách, kde usnadňují polykání a chrání ústa před poškozením. Tvoří též hlen (mukus). Mucin na povrchu sliznice žaludku tvoří jemný film a chrání ji tak před natrávením kyselinou chlorovodíkovou, která je součástí žaludečních šťáv. a os 0,07 E w i 0.06 I a 0.05 ä š 0.04 u c I 1 0.03 E O - 0.02 Q) O. 0,01 '.i AB~CT~ AB CT~ AB"CT+ AB-CT* Aktivní látky: Lactobacillus paracasei (GMNL-32 a GMNL-133) 120 mg (**), Biotin (D-btotin) 50 mcg (120 %*), Vitamín D (cholekalciferol) 2,5 mcg (50 %*). WBCSIHO fWí itítMfítíHO fAtsm *f PROBIOTIKA Bactoder optih OPTIMALIZOVANÁ KOMBINACE DŮLEŽITÉHO PROBIOTIKA S BIOTINEM A VITAMÍNEM D PRO UDRŽENÍ NORMÁLNÍHO STAVU POKOŽKY A pharmaceutical 0 biotechnology Obsahuje postbiotiká z Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus plantarum Riziko - oslabení jedinci • Lactobacillus rhamnosus GG - příčina sepse související s probiotiky u předčasně narozených dětí díky své schopnosti tvořit biofilm. • pacient s Crohnovou chorobou a HIV - bakteriémie způsobená Lactobacillus, která byla spojena s konzumací vlastnoručně vyrobeného jogurtu. • 46letá žena s diabetes mellitus - bakteriémie způsobená L. acidophilus. • jedinci s imunosupresí jsou náchylnější k bakteriémii vyvolané probiotiky. • pacienti na jednotkách intenzivní péče - významně vyšší riziko bakteriémie vyvolané Lactobacillus rhamnosus u jedinců léčených probiotiky ve srovnání s neléčenými jedinci. Streptococcus • grampozitivní rod bakterií mléčného kvašení (LAB). • S. thermophilus - jediný druh v rámci rodu Streptococcus (který se skládá především z komenzálů a patogenních druhů), kterému byl Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv udělen status obecně uznávané bezpečnosti (GRAS). • údaje o jeho schopnosti přežít žaludeční tranzit a mít příznivé účinky v lidském střevě nejsou jednoznačné. • vzhledem k citlivosti S. thermophilus na gastrointestinální podmínky zůstává jeho probiotický status předmětem neustálých diskusí a zkoumání. • několik studií naopak prokázalo, že S. thermophilus měl schopnost přežít průchod gastrointestinálním traktem - navzdory těmto problémům je důležité poznamenat, že S. thermophilus stále disponuje určitými probiotickými vlastnostmi a je spojován s potenciálními zdravotními přínosy. • schopnost produkovat antimikrobiální látky, soutěžit s patogenními bakteriemi a modulovat imunitní systém - pozitivně vliv na zdraví střev. • neobsahuje žádné geny rezistence vůči antibiotikům a že je citlivý na více antibiotik. Streptococcus • S. thermophilus - multifunkční zákysová kultura k výrobě fermentovaných mlék včetně jogurtů a tvrdých italských a švýcarských sýrů. • během fermentace roste v symbióze s Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus za vzniku kyseliny mléčné a acetaldehydu, který je zodpovědný za charakteristickou jogurtovou chuť. • v sýrech přispívá S. thermophilus k okyselení mléka a k chuti během zrání. • řada funkčních aktivit, jako je produkce extracelulárních polysacharidu, bakteriocinů a vitaminů. • potenciál jako probiotikum, což dokazují různé zdravotní účinky, přechodné přežívání a mírná adherence v gastrointestinálním traktu. • ve Spojených státech má status obecně uznávané bezpečnosti (GRAS) a v Evropské unii status kvalifikované presumpce bezpečnosti (QPS). • lidská populace ročně pozře více než 1021 živých buněk S. thermophilus. Streptococcus salivarius - orální mikrobiom • po narození - Streptococcus salivarius (98%) - prořezávání zubů S. mutans a S. sanguis. • zubní kaz a periodontitida. • endokarditida, diabetes, predčasní porod/potrat. • zubní kaz - Streptococcus mutans. • přenos bakterií ze skupiny S. mutans se realizuje v útlém dětství, nejčastěji blízkým kontaktem matky s dítětem. • zkvašováním cukrů vytváří organické kyseliny (octovou, mravenčí, propionovou, máselnou či mléčnou), které snižují pH v dutině ústní z 6,5 až na hodnoty pod 5,5. To vede k demineralizaci tvrdých zubních tkání. i;-.ci, PROBIOTIKA Biofilm • přisedlá společenství mikroorganismů na pevném podkladu. • buňky biofilmu jsou s povrchem navzájem mezi sebou ireversibilně spojeny extracelulárními polymerními látkami (EPS) které tvoří až 85 % celkové hmoty biofilmu. • poskytuje ochranu před antimikrobiálními látkami, UV zářením, změnou pH, osmotickým šokem a dehydratací - umožňuje zachytit živiny - zabraňuje přístupu biocidu, toxinu, těžkých kovu • složité struktury s kanálky, připomínají tkáně vyšších organismů - tvoří cirkulační systém. Proudění vody těmito kanály zajišťuje přísun živin, kyslíku a výměnu metabolických produktů - umožňují buněčnou komunikaci prostřednictvím nízkomolekulárních látek osamocena bujikji adheze m ikr o kolonie zá Idadoré domu zrah" biofiliu lystehovini PROBIOTIKA S. salivaríus- orální mikrobiom • zubní kaz a periodontitida • endokarditida, diabetes, předčasní porod/potrat, CRC? Oral f .mu 1.1 i ,ii f-Carbflchia, CJawidlum, PnrphyirjrníjíMj. .v* vNi-iiílM, Corynpbartwni ťGirijlYttl earbůn dlahlde pbagGtvlIt Ivatteriů, i prednisone and EtreptDeatcjs mutants IBoih I, + MiiHirjhdtorifjh S. isffcuij Add HneptůCůCÉuJ nuUn-, 4 "■■ ■ ■ ■ i:. 1.1- ■: ■■■rvi-n l.-i.if - ■ -i i -i ( -if ImW. rl-.i k phage and Staphylncnetui -t StreptaEQLCuih, Actinůmyius, Neftferla j> ■..■■■■■■.<<.■:■ \ .-i-. ! i\: ■■ i I'm-in i. S ť i • I ■ hj i CancL-r (10 Parpb\ríi»iů}i,;s zasi nejznáninejsi orální parogen, jedna z bakterií známého červeného komplexi, kromě parodontitidy spQ] ována například takě £ rakavmou tlustého střeva, endokarditidou, rizikem, předčasného poradu a mnoha dali mu patologickými stíny PROBIOTIKA Enterococcus grampozitivní rod bakterií mléčného kvašení (LAB). • přirození obyvatelé lidského gastrointestinálního traktu (GIT) a teplokrevných zvířat. • izolovány z rostlin, vody a půdy, pravděpodobně v důsledku kontaktu s fekálními zdroji a některými potravinami. • enterokokové infekce pocházející z potravin nebyly nikdy zaznamenány. zástupci rodu Enterococcus spp. - vnitřní rezistence k několika antimikrobiálním látkám a flexibilita při získávání determinantů rezistence kódovaných na široké škále konjugativních plazmidů, transpozonů a bakteriofágů. PROBIOTIKA Enterococcus • v oblasti mlékárenského průmyslu a výroby sýrů mají enterokoky velkou technologickou úlohu, zejména při vývoji organoleptických vlastností (charakteristiky, které lze hodnotit lidskými smysly - teplota, barva, zákal, průhlednost, pach, chuť...) fermentovaných mléčných výrobků, pokud jsou použity jako zákysové nebo přídavné kultury. • to je do značné míry způsobeno jejich specifickými biochemickými vlastnostmi, jako je lipolytická, proteolytická a esterolytická aktivita a schopnost fermentovat citrát za vzniku diacetylu a několika těkavých sloučenin, které jsou vyhledávány pro své organoleptické vlastnosti během období zrání. • různé kmeny splňují probiotické předpoklady z hlediska tolerance vůči kyselinám a žluči, adhezivního potenciálu, absence cytotoxicity a produkce enterocinů. • kmen E.foecium 11181, který byl schválen panelem Evropského úřadu pro bezpečnost potravin (EFSA) jako doplněk krmiva pro výkrm a zvýšení růstové výkonnosti mnoha zvířat. • E. faeciumSF68S (NCIMB 10415; Cerbios-Pharma SA, Barbengo, Švýcarsko) - se hojně používá jako doplněk krmiva pro řadu zvířat a jako léčivo u lidí. • E. foecolis Symbioflor 1 (SymbioPharm, Herborn, Německo) - používá se k prevenci nebo léčbě průjmu u prasat, drůbeže, hospodářských a domácích zvířat a k léčbě opakujících se onemocnění horních cest dýchacích u lidí. Enterococcus • vybrané kmeny enterokoků, které jsou užitečné pro mnoho zdravotních vlastností nebo technologických aplikací v potravinářských systémech nebo v oblasti zdraví lidí a/nebo zvířat: • E. durans M4-5 (produkce butyrátu - mastná kyselina s krátkým řetězcem (SCFA), indukce významných protizánětlivých účinků a příspěvek k integritě střevního epitelu). • E. durans LAB18s (zdroj dietního doplňku selenu). • E. durans KLDS 6.0930 a E.faecium M74® (snížení hladiny cholesterolu v séru). • E. mundtii ST4SA (produkce bakteriocinů). • E.faecium LCW 44 a E. durans 6HL (produkce antimikrobiálních látek proti grampozitivním a gramnegativním bakteriím). PROBIOTICKÉ produkty Commercial Product Amount per Serving+ Marketing and Uses 1 E.faecalis * Bifilac 30 million CFU per sachet or capsule Treatment of diarrhea (traveler's, antibiotic-associated, viral, bacterial, or protozoal); lactose intolerance; stomatitis; inflammatory bowel disease Bioflora n.d. Restoration of flora following antibiotic treatment or chemotherapy; atrophic vaginitis; mild-to-moderate bacterial vaginosis and candidiasis Pro-symbioflor 1.5-4.5 x 107 CFU per 14 drops Preparation of immune system for stomach and intestinal complaints Shin-Biofermin S 2 mg per tablet Intestinal regulation and treatment of diarrhea, constipation and meteorism Symbioflorl 1.5-4.5 x 107 CFU per 12 drops Treatment of recurring sinusitis, bronchitis, pharyngitis; training of immune system ThreeLac/FiveLac 500 million CFU Elimination of symptoms of candidiasis; maintenance of intestinal health Essential Formulas O'Hara Probiotic 12 plus OMX PROFESSIONAL Formula (E.faecalis TH10] 7.8-10 * 107 CFU per capsule Improvement of digestive and bowel function; decrease stomach disorders; treatment of Crohn's disease; increase nutritional absorption; boosting appetite; decrease yeast infection; enhancement of liver health, circulatory, joint, and muscle function; improvement of sleep, vitamin synthesis, and resistance to allergies; lactose intolerance £ faecium * BIO-THREE [E. faecium 5 T-110) n.d. Homeostasis of intestinal microflora; inhibition of sturdy pathogens; facilitation of proliferation of Bifidobacterium; reduction in cholesterol; treatment of ulcerative colitis; prevention of colon cancer N. American Herb & Spice Health-Bac Probiotic n.d. Support a healthy digestive response Natural Factors Probiotics: Acidophilus with E. faecium 0.8 billion CFU per capsule n.d. * Only entenococcal species listed; products may contain other bacteria. Strains used cannot be identified except two products. faecalis, it is reported as an E. faecium [44]- nd.: not defined. CFU, colony forming units. * None of these claims or probiotics are approved by the U.S. FDA. § Although the manufacture claims it as E. RIZIKO - Enterococcus • někteří zástupci - oportunní a patogenní rysy, nesou některé faktory virulence, které jsou přítomny především u E.faecalis a v menší míře u E. faecium. • Evropsky úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) určil, že enterokoky nesplňují status "QPS„ (qualified presumption of safety) - rozhodnutí, které zpochybňuje vhodnost těchto komenzálů jako probiotik. • enterokoky nejsou považovány za vysoce virulentní, protože k vyvolání infekce potřebují imunokompromitovaného hostitele, což odráží jejich oportunní způsob, jakým přispívají ke vzniku infekcí, jako je bakteriémie, nitrobřišní infekce, infekce močových cest a nozokomiální infekce, komunitní endokarditida. • rozšíření enterokoků rezistentních vůči vankomycinu (VRE) významně zvýšilo mortalitu a zátěž onemocnění způsobenou enterokokovou infekcí, což vyvolává obavy o bezpečnost při používání enterokoků jako probiotik. Rostoucí počet nozokomiálních infekcí způsobených bakteriemi, zejména enterokoky, dále zvyšuje obavy o bezpečnost a vyžaduje větší opatrnost při používání enterokokových probiotik Při používání těchto komenzálních mikrobů jako probiotik je zapotřebí přesná analýza rizik a přínosů spolu s relevantními důkazy o klini účinnosti. Enterococcal Virulence Factors Gene(s) Reported Biological Effect Virulence factors that promote colonization Binding to host cells, enables cell-to-cell contact between donor and recipient strains for Aggregation substance (AS) agg, pigB tisol conjugation; facilitating binding of donor and recipient cells; to mediate adhesion of E. faecalis to eukaiyotic celts and internalization; enhancement of bacterial vegetation; synergetic regulation of quorum via Cyl; protection against neutrophilic killing Collagen-binding protein (Ace) Colonization by binding to proteins of the extracellular matrix (ECM); participation in Microbial surface components ClLt-acm,fssl,fss2 and fss3 binding type I and IV host collagen; adherence to host fibronectin, fibrinogen, and/or recognizing adhesive matrix molecules (MSCRAMMs) laminin Cell wall adhesin (Efa A) efaA Virulence factors associated with infective endocarditis Enterococcal surface protein (Esp) esp Surface adhesion, colonization, and persistence; association with biofilm formation Extracellular superoxide menA, menB, cydA, and frdA Bacterial invasion; clastogen and mutagen Pilus ebp (A-C), srtA, bps (srtC), and bee locus Adherence to host cells; enhances biofilm formation Virulence factors with affect tissues cylLi, cyiLs. cylM, cylB, cylA cyll cylRl, and cylKZ Bactericidal properties towards Gram-negative bacteria; toxic properties (p-hemolysis) Cytolysin (Cy/), towards mammalian erythrocytes (not sheep or goat), leukocytes, macrophages; destroys neural tissues; bacteriocin; quorum regulation Hydrolysis of gelatin, elastin, collagen, hemoglobin, polymerized fibrin as well as other Gelatinase [GelE] efaAft, e/oAfm, gelE, sprE, bioactive peptides, e.g., proteins bound to pheromones; cleavage of human complement fsrA.fsrB, and/srC C3 and C5a; clearing misfolded bacterial surface proteins and extracellular pheromones; maintaining diplococcal morphology Hyaluronidase (Hyl) hylA Playing a key role in destroying mucopolysaccharides of the connective tissue and cartilage PROBIOTIKA Lactococcus • grampozitivní rod bakterií mléčného kvašení (LAB). • přeměnu mléka na sýr zajišťuje mikrobiální populace, která tvoří komplexní a dynamický ekosystém, díky němuž dochází k četným biochemických reakcím. • tyto kultury dominují během rané fáze výroby sýra a i když jsou postupně nahrazovány sekundární mikrobiotou, přetrvávají během celého procesu zrání. • proces působení startovací mikrobity způsobuje rychlou tvorbu kyseliny mléčné, přispívá k tvorbě sýřeniny, zabraňuje růstu patogenních bakterií a vytváří, zejména produkcí enzymů, optimální biochemické podmínky pro zrání. • ovlivňuje senzorické vlastnosti produktů. • Lactococcus lactis - startovací kultura pro výrobu sýrů a fermentovaných mlék. • pečlivě vybírány kmeny, aby neprodukovaly nepříznivé chutě nebo jiné vady. • divoké kmeny laktokoků často kontaminují syrové mléko, a pokud není mléko uchováváno v dostatečném chladu, produkují kyselé a jiné nepříjemné chutě a pachy. • některé z těchto kmenů produkují ovocnou příchuť díky produkci esterů, jako je ethylhexanoát a ethylbutyrát. PROBIOTIKA Lactococcus lactis • Lactococcus- G RAS • navzdory jejich dobře zavedené startovací kultuře v různých fermentovaných potravinách, jejich komerční použití jako probiotika je méně rozšířené. Riziko izolován z mnoha klinických případů z mozku stříbrného kapra s laktokokózou z jater a sleziny nemocného vodního ptactva ze vzorků mléka a vycpávkového materiálu při mastitidě krav (v chovu, kde se používal jako probiotikum) L. LACTIS IlUHVIRi; PROBHJIK WWW* 300 billlon cfu*B půr gram PROBIOTIKA Pediococcus • grampozitivní rod bakterií mléčného kvašení (LAB). • po staletí používají při výrobě tradičních fermentovaných potravin. • fermentační schopnosti při použití pediokoků jako startovacích kultur, umožňujících výrobu fermentovaných potravin s odlišnými vlastnostmi. • bakteriociny - pediociny (antimikrobiální látky) jsou stále více zkoumány jako] biokonzervační látky v různých potravinových matricích. Application of Pediococcus pentosaceus Fermentation of dairy products Fermentation of fruits and vegetables Antioxidant function Fermentation of meat products Suppressive to food-borne pathogenic bacteria m Cholesterol-loweri ngfunction Immunomodulatory function O Fermentation of pasta Cancer treatment Pediococcus • pro široké inhibiční spektrum pediocinů jsou intenzivně zkoumány nejen v potravinářském průmyslu, ale také ve veterinární a humánní medicíně. nejpoužívanějším bakteriocinem je pediocin PA-1: • používaný v potravinářském průmyslu jako biokonzervační prostředek, zejména k prevenci a kontrole kontaminace grampozitivními patogeny, zejména Listeria monocytogens. • Probiotické vlastnosti pediokoků: • imunomodulace, kontrola patogenů, zlepšení rekonvalescence po COVID-19, antibiotické terapie a zlepšení zdravotního stavu. • zlepšení růstu hospodářských zvířat, snížení výskytu infekcí dýchacích cest a zvládání intolerance laktózy, odolnost vůči infekcím. Bifidobacterium • střevní mikrobiom tvoří především šest mikrobiálních fylů: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Tenericutes a Fusobacteria. • u dospělého člověka představují Firmicutes a Bacteroidetes, které mohou dohromady tvořit až 90 % celkové střevní mikrobioty. • ve střevě kojenců, kde běžně převažují Actinobacteria a konkrétně rod Bifidobacterium. • bifidobakterie rychle kolonizují tlusté střevo kojenců během prvních týdnů života - přítomny v mateřským nebo umělým mléku. • u kojených dětí je dominantním druhem B. breve. PROBIOTIKA Bifidobacterium • pomáhají udržovat vhodnou rovnováhu střevního mikrobiomu. • některé druhy jsou schopny syntetizovat některé vitaminy. Například thiamin, kyselinu listovou, biotin .. • zjištěné zdraví prospěšné vlastnosti spojené s požitím Bifidobacterium spp.: zlepšují trávení laktózy. zvýšení počtu bifidobakterií ve stolici prevence nebo léčba akutního průjmu způsobeného infekcí z potravin, prevence nebo léčba rotavirového průjmu působení proti Helicobacter pylori stimulace střevní imunity zkrácení doby přenášení Salmonella spp zlepšení imunity vůči různým onemocněním potlačení některých druhů rakoviny snížení hladiny cholesterolu v séru Bifidobacterium • za určitých okolností zaznamenána bakteriémie. • kazuistika dítě s těžkým srdečním selháním - diagnostikována bakteriémie způsobená Bifidobacterium spp. při léčbě probiotiky v souvislosti s průjmem spojeným s podáváním antibiotik. • kojenci na novorozenecké jednotce intenzivní péče - zaznamenány případy bakteriémie způsobené Bifidobacterium breve, které byly způsobeny podáváním probiotik. 298 pacientů, v období let 2014 až 2019 podáván kmen B. breve Yakult, a byla zjištěna míra výskytu bakteriémie B. breve 2 % (6/298). Bacillus PROBIOTIKA grampozitivní, sporulující tyčinkovitý bakterie. Obecně je rod Bacillus označován jako skupina půdních obyvatel. Bacillus spp. však mohou být izolovány z různých zdrojů včetně vzduchu, vody, lidských a zvířecích střev a také ze zeleniny a potravin. sporulující bacily se zkoumají pro výrobu a konzervaci potravin již po mnoho staletí. vyšší odolnost vůči kyselinám a lepší stabilita při tepelném zpracování a skladování při nízkých teplotách v porovnání s LAB. schopnost produkovat velké množství sekrečních bílkovin, enzymů, antimikrobiálních sloučenin, vitaminů a karotenoidů. význam ve výzkumu funkčních potravin souvisejících s lidským zdravím, a to díky jejich zvýšené toleranci a schopnosti přežít v nepříznivém prostředí gastrointestinálního traktu. stabilnější během zpracování a skladování potravin a farmaceutických přípravků. Pubmed search ■ Bacillus - probiotic Laďobacillus - probiotic š «00 4 «00 -I 1 j2o; _________. .jjjjjjj Years Pubmed trends for key words "Bacillus* probiotic" and "Lactobacillus + probiotic" for last 25 years. J Elshaghabee et al. 2017 bioterapeutický potenciál - produkce různých antimikrobiálních peptidů a malých extracelulárních efektorových molekul. Bacillus se používá k výrobě potravinářské amylázy, glukoamylázy proteázy pektinázy a celulázy v různých potravinách. různé druhy bakterií rodu Bacillus byly rovněž použity k výrobě dalších nutraceutik včetně vitaminů (např. riboflavin, kobalamin, inositol) a karotenoidů pro syntézu několika doplňků stravy pro lidskou spotřebu. probiotikum nebo patogen? Nedůvěra ze strany běžné populace o několika zástupcích rodu Bacillus spp., zejména o druzích B. cereus, B. weihenstephanensis, B. anthracis a B. thuringiensis, je známo, že produkují různé toxiny. toxin cereulidin produkovaný B. cereus je hlavní příčinou intoxikací z potravin toxiny B. anthracis jsou spojovány se smrtelnými onemocněními u lidí a zvířat. PROBIOTIKA Bacillus • předpokládá se, že Bacillus spp. není přirozeným obyvatelem střev. • do střevního traktu se dostávají po konzumaci zeleniny nebo potravinových surovin kontaminovaných půdní mikrobiotou. • také požitím fermentovaných obilovin nebo fazolí, jako jsou Iru a Natto. • s přirozenou fermentací sóji, kukuřice, rýže a mnoha dalších substrátů je spojena různorodá škála druhů Bacillus. Například Natto (Japonsko), Douchi (Čína), Ugba (Nigérie) atd. patří mezi oblíbené funkční potraviny, které přirozeně obsahují směs Bacillus spp. a LAB. • tyto fermentované výrobky vykazují jedinečné senzorické vlastnosti, pravděpodobně díky aktivitě extracelulárních enzymů rozkládajících sacharidy a bílkoviny původem z Bacillus spp. • kmeny B. subtilis, B. subtilis var. natto, B. clausii, B. licheniformis a B. coagulans atd. jsou celosvětově využívány ke zlepšení kvality a poptávky po funkčních potravinách. PROBIOTIKA Bacillus Natto (Japonsko) - tradiční japonský pokrm z fermentovaných celých sójových bobů. Douchi (Čína) - tradiční čínské fermentované a solené černé sójové boby Ugba (Nigérie) - alkalicky fermentovaný listový olej z afrických fazolí (Pentaclethra macrophylla), který vyrábějí lbosové a další etnické skupiny v jizni Nigeru. PROBIOTIKA Bacillus • vegetativní buňky a spory B. cereus se mohou dobře bránit stresu GIT a přilnout ke střevnímu epitelu. • spory Bacillus spp. lze snadno získat v rozmezí 103-108 CFU/g lidských výkalů. Stolice 30 dobrovolníků - prokázaná přítomnost 10 různých druhů Bacillus - nejčastěji dva druhy, B. clausii a B. licheniformis • po perorálním podání Bacillus spp. následuje přechodná kolonizace střeva. Nicméně se ukázalo, že vliv alochtonních kmenů Bacillus na profil fekální flóry hostitele v přechodném období je významný. • po 28denní léčbě Bacillus coagulans u starších osob byly výchozí populace Faecalibacterium prausnitzii, Clostridium lituseburense a Bacillus spp. významně vyšší ve srovnání s placebovou skupinou. • podobně studie na modelu selat rovněž prokázala, že podávání Bacillus coagulans CNCM 1-1061 zvýšilo počet aerobních a anaerobních sporulátorů, snížilo počet laktokoků, enterokoků, anaerobních koků a fekálních koliformních bakterií v léčené skupině. Escherichia coli • Mutaflor (£. coli Nissle), Colinfant New Born, Symbioflor 2 PROBIOTIKA EcN Ref Symbioflor 2 Ref Colinfant newborn Ref, Information about the product Description Single E- colt strain Six E. coli genotypes Single E. eoU strain Product Mutaflor capsules3 Symbioflor 2 suspension Powder for preparation of per oral solution Contents 2.5-25-109 CFU/capsule b 1.5-4.5 107 CFU/ml c 0,8-1.6 10s CFU/dosis d Recommended daily dose 1-2 Capsules/day [2.5'5(M09 CFU) 2-4 ml (3.0-18 107 CFU) O.B-1.6 108 CFU three times/week Maximum daily dose 4 Capsules (10-1010 CFU) 18 107 CFU Not specified, maximum treatment 4 weeks Information about the E. coli present in the product Isolation date "1917'J (see main text) (■■■■ ] 1954 [as] Data not available Serotype 06:K5:H1 [56] Variable including 035,129, 0:169, rough, all H- [27] 083:K24:H31 [105] Plasmid content 2 Cryptic plasmids [S6J 12 Plasmids w\ No plasmids [10] Micro ein production Microcin M, H47 [106] Microcin S [107] Data not available Motility Motile (flagella present) [S8] Nonmotile (flagella absent) U2] Data not available Wassenaar et al. 2016 PROBIOTIKA Escherichia coli • Mutaflor (£. coli Nissle), Colinfant New Born, Symbioflor 2 Retrieved with "Nissle" or "Mutaflor" - "Symbioflor" or "DSM "Colinfant" or "E. coli strain Subject of publication N= 228* 17252" N= 21 AO 34/86" JV = llb In vitro studies 49 2 0 Mouse model studies 40 2 0 Rat model studies 11 0 1 Pig model studies 14 0 2 Human studies 30 7 4 Reviews and commentaries 31 3 0 Genome analysis and comparisons 7 3 2 Various 29 3 2 Other or unclear 3 1 0 Publications by Alfred Nissle 14 Not applicable Not applicable Wassenaar et al. 2016 Alfred Nissle 1917 - E. coli Nissle 1917 kmen byl původně izolován ze stolice neonemocnělých příslušníku vojenské roty postižené dysentérií v průběhu první světové války v srbochorvátske Dobrudži. v klinické praxi používá jako probiotikum pod názvem Mutaflor. Mutaflor = Léčivý přípravek! Symbioflor 2 = doplněk stravy - 6 E. coli kmenů • Escherichia co/i G3/10 je součástí probiotického přípravku Symbioflor 2. • v testu in vitro s lidskými střevními epiteliálními buňkami je E. coli G3/10 schopna potlačit adherenci enteropatogenní E. coli E2348/69. • za toto chování je zodpovědný zcela nový mikrocin (mikrocin S -antibakteriální peptid). PROBIOTIKA Escherichiacoli \ • Colinfant New Born (Dyntec, CZ) = Léčivý přípravek • jedna dávka obsahuje Escherichio coli criodesiccoto (083:K24:H31) v počtu 0,8 x 108 až 1,6 x 108 bakterií. • 1967 - čeští autoři popsali, jak byla pěti kojeným dětem (3 dny starým) podána dávka 5-108 CFU E. coli 083, kmene popsaného jako "nepatogenní pro novorozená selata bez zárodků", aniž by byly uvedeny další informace. • 1998 - název Colinfant uveden ve vědecké literatuře. • podle této publikace obsahuje Colinfant kmen E. coli AO 34/86, popsaný jako "enterotoxin negativní" na základě (nepublikovaných) pokusů s třídenními myšmi a pokusů se střevními kličkami potkanů. • kmen E. coli AO 34/86 byl popsán jako hemolytický v důsledku produkce HlyA (přítomnost operonu hlyABCD ), ale delecí hlyA vznikl mutantní kmen nazvaný "083", který již nebyl hemolytický. • z literatury zůstává nejasné, zda tehdy popsané pokusy s 230 novorozenci byly prováděny s hemolytickým rodičovským kmenem nebo s nehemolytickým mutantním kmenem 083. Lodinová-Zádníková et al. 1998 PROBIOTIKA Escherichia coli • Colinfant New Born (Dyntec, CZ) • rok 2015 byl testován komerční produkt a z bakterií v něm obsažených byla stanovena hemolytická aktivita (T. Wassenaar, A. Siegl a C. Beifmohr, nepublikované údaje). • kolonie produkovaly slabou, ale zjistitelnou hemolytickou aktivitu na agarových plotnách z ovčí krve. • obavy o bezpečnost při podávání přípravku dětem - je etické poskytovat hemolytický kmen novorozencům a dokonce i předčasně narozeným dětem? • v článku Shesko et al. 2006 je popsána inaktivace operonu hlyA v E. coli A0 34/86, aby se získal produkt, který je bezpečný pro použití u prasat. • v Hejnová et al. 2006 - se zkoumají genetické vlastnosti kmene A0 34/86, je popsáno, že kmen byl zakoupen od společnosti Dyntec s.r.o., která vyrábí Colinfant, takže lze předpokládat, že se zjištění týkají tohoto hemolytického kmene Lodinová-Zádníková et al. 1998 Escherichia coli • Colinfant New Born (Dyntec, CZ) Colirfant newborn of the life 1 I 2 |3|4|5|6|7|8|9|10|ll|U Characterization of the relative abundance of Enterobaaeriaceae in 177 DNA fecal samples isolated at different time-points during the first year of the infant's life. A total of 177 DNA stool samples collected at different time-points during the first year of life were analyzed (5 March 2016-1 March 2017). The Frobiotic preparation Colinfant New Born containing £. coli AO 34/86 (083:K24:H31) was added to the infant's diet in eight doses during the second and third month of the life (marked with arrows; Table SI). Sequencing results revealed the prevalence of the genera Escherichia, Enterobocter, and Klebsiella. *Relative abundance of different Enterobacteriaceae genera. **Number of samples isolated and sequenced in the individual month Saccharomyces • Saccharomyces boulardii • tropická kvasinka, kterou poprvé izoloval francouzský vědec Henri Boulard v roce 1923 ze slupek liči a mangostanu. • používá se se od poloviny 20. století a poskytuje empirické důkazy o své účinnosti jako pomocného prostředku při léčbě průjmu a prevenci průjmů spojených s antibiotiky. • 5. boulardii je přirozeně rezistentní vůči antibiotikům, může být předepisována pacientům užívajícím antibiotika. Saccharomyces boulardii • RIZIKO-f ungémie • u kojenců trpících imunodeficiencí může být příčinou fungémie S. cerevisiae léčba probiotickým kmenem S. boulardii. • podobné případy byly také hlášeny u dospělých, z nichž většinu tvoří fungémie související se S. cerevisiae způsobená suplementací probiotik nebo léčbou (pseudomembranózní kolitidy spojené s antibiotiky) obsahující S. boulardii. • studie provedená ve Finsku na lidských vzorcích odebraných z pěti univerzitních nemocnic během devítiletého období mezi lety 2009 a 2018 zjistila, že nejméně 43 % pacientů, kteří měli Saccharomyces fungémii, bylo podrobeno léčbě S. boulardii, tedy opětovné potvrzení zdravotního rizika probiotické léčby nejen u pacientů, kteří jsou kriticky nemocní, ale také u pacientů s narušenou integritou gastrointestinálního traktu. PROBIOTIKA PROBIOTIKÁ NOVÉ GENERACE • Akkermansia muciniphila • zvýšená hladina A. muciniphila ve střevě má za následek silnější střevní stěnu. • asociace mezi abundancí A muciniphila a mucinovou vrstvou (ztenčená mucinová vrstva vede k nadměrnému průchodu tuků a toxinů do organismu, a je mimo jiné spojena s rozvojem nadváhy a zánětlivých procesů). • Veillonella atypica • Veillonella využívá laktát jako jediný zdroj uhlíku. • zlepšuje tým např. délku běhu prostřednictvím metabolické přeměny laktátu vyvolaného cvičením na propionát. Dochází tak k přirozenému, mikrobiálně zakódovanému enzymatickému procesu, který zvyšuje sportovní výkon. • testuje se. • Budoucnost - cílena modulace mikrobiomu. ZÁVĚR Závěr • Léčivý přípravek nebo doplněk stravy? • Počet CFU v probiotiku DĚKUJI ZA POZORNOST