ЗНАЧЕНИЕ ЖИВЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ, ПОСТУПАЮЩИХ С ПИЩЕЙ, ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА В СВЕТЕ СОВРЕМЕННЫХ ГИГИЕНИЧЕСКИХ КОНЦЕПЦИЙ

Живые микроорганизмы и пища человека

С начала своей истории люди употребляли в пищу сырые и необработанные продукты, которые содержали множество случайных микроорганизмов растительного и животного происхождения, а также микроорганизмов из окружающей среды. Около 14 000 лет назад рацион человека обогатился ферментированными продуктами, получаемыми при помощи различных полезных микроорганизмов. Ферментация снабдила ценные пищевые ресурсы важными преимуществами: улучшила функциональные свойства, превратив сырые продукты в питательные и приятные на вкус, а иногда – опьяняющие; увеличила срок их хранения, благодаря органическим кислотам, спиртам, бактериоцинам и другим веществам с противомикробным действием, вырабатываемым ферментирующими микроорганизмами; обеспечила безопасный и транспортабельный источник жидкости для питья в виде пива, вина, кислого молока и др. [1].

Увеличение срока хранения пищевых продуктов и удаление из них вредных растительных компонентов путём ферментации по-прежнему актуальны в регионах мира с низкой продовольственной безопасностью, ограниченным доступом к холодильному оборудованию, электричеству и чистой воде. Но даже там, где санитария и сохранение пищи не являются проблемой, ферментированные продукты составляют важную часть рациона человека. В настоящее время в мире производится и употребляется более 5 000 разновидностей ферментированных продуктов питания и напитков [2].

Результаты исследований микробиоты человека и клинических испытаний с ферментированными молочными продуктами и пробиотиками свидетельствуют о том, что регулярное употребление безопасных живых микроорганизмов, поступающих с пищей (ЖМПП), благоприятно влияет на здоровье. Показана польза ферментированных продуктов и пробиотиков для поддержания деятельности желудочно-кишечного тракта, улучшения функции сердечно-сосудистой системы и метаболизма, а также в отношении других показателей здоровья человека. Ежедневно употребляемые непатогенные ЖМПП стимулируют иммунную систему, выполняют иммунорегуляторную функцию, подавляют чрезмерную воспалительную реакцию на чужеродные антигены, что усиливает способность собственной микробиоты снижать риски развития хронических неинфекционных заболеваний [3,4].

Помимо полезных, с пищей могут поступать вредные и болезнетворные микроорганизмы, способные испортить продукты питания, сделав их негодными к употреблению, а также вызывать инфекционные заболевания у людей. Употребление некоторых видов пищи без кулинарной обработки, например, молока, рыбы, мяса, может представлять опасность для здоровья.

Методы переработки и хранения продуктов питания, которые появились в XX веке, существенно изменили рацион современного человека и вместе с улучшением санитарных условий привели к более слабому и менее разнообразному взаимодействию человека с микроорганизмами [5].

От гигиенической гипотезы к концепции целенаправленной гигиены

Несмотря на безопасность продуктов питания с меньшим содержанием микроорганизмов с точки зрения инфекционных рисков и общественного здоровья, сокращение микробного воздействия на организм человека может приводить к негативным последствиям для его здоровья. Обеднённый полезными ЖМПП современный рацион питания связывают с ростом заболеваемости отдельными аллергическими и аутоиммунными заболеваниями [6].

К подобным выводам учёные пришли на основании эпидемиологических данных, полученных во второй половине ХХ века, обратив внимание на уменьшение заболеваемости многими типичными инфекциями (корь, эпидемический паротит, туберкулёз, вирусный гепатит А, острая ревматическая лихорадка) с одновременным ростом заболеваемости аллергическими и аутоиммунными заболеваниями (бронхиальная астма, болезнь Крона, сахарный диабет 1 типа, рассеянный склероз) – см. Рисунок 1 [7].

Рисунок 1. Обратное соотношение между заболеваемостью типичными инфекционными заболеваниями (панель А) и заболеваемостью некоторыми аллергическими и аутоиммунными заболеваниями (панель В) с 1950 по 2000 годы [7]

Опираясь на подобные наблюдения, David Strachan в 1989 году предположил, что детские инфекции, перенесённые в раннем возрасте, способны уменьшать риск развития аллергии в последующие годы жизни [8]. Данное предположение позже было названо гигиенической гипотезой. Однако данный термин не вполне подходит для описания наблюдаемого феномена, поскольку может ввести в заблуждение и спровоцировать необоснованные практические выводы, о чём будет сказано ниже.

На некоторое время гигиеническая гипотеза стала ведущим постулатом для объяснения механизмов развития аллергических заболеваний в социальном и эпидемиологическом контексте. Исследования, выполненные в разных регионах мира, продемонстрировали, что микробное разнообразие в среде обитания человека имеет решающее значение для формирования адекватного и протективного, но одновременно толерантного иммунитета; а отсутствие или истощение микробных стимулов, наблюдаемое в современном мире, способствует нарушениям деятельности иммунной системы и развитию аллергических заболеваний [10-16].

Рассуждая о молекулярных механизмах подобных нарушений, исследователи отмечают роль регуляторных Т-лимфоцитов и вырабатываемых ими цитокинов (в частности интерлейкина-10 и трансформирующего фактора роста-бета), а также лигандов рецепторов врождённого иммунитета, присутствующих в бактериях, вирусах и паразитах, и действующих независимо от их иммуногенности (TOLL-подобных рецепторов) [21].

Развивая и уточняя гигиеническую гипотезу, Graham Rook в 2003 году предложил гипотезу «старых друзей», в соответствии с которой считается, что адекватные уровни воздействия микроорганизмов-«старых друзей» в раннем возрасте способны защитить от иммунных отклонений и аллергических заболеваний в последующем. Из-за длительной эволюционной связи с этими микроорганизмами наша врождённая иммунная система распознает их как безвредных или, как «старых друзей», и они вместо того, чтобы провоцировать агрессивные иммунные реакции, выступают в качестве своеобразных иммунорегуляторов [9]. «Старыми друзьями» Rook считал не возбудителей массовых инфекций (простудных заболеваний, кори и других детских инфекций), а скорее микроорганизмы, с которыми были знакомы древние люди и их иммунная система – микроорганизмы из окружающей среды, обитающие в помещениях и на открытом воздухе, а также безвредные комменсальные (симбиотические) микроорганизмы, поступающие с кожи, кишечника и дыхательных путей других людей. До развития современной медицины к «старым друзьям» вероятно относились также гельминты, Helicobacter pylori и вирус гепатита А – они могли всю жизнь сохраняться в организме человека, активируя его иммунорегуляторные механизмы, не вызывая агрессивной реакции иммунной системы [17].

Ошибочное понимание сути гигиенической гипотезы породило мнение о том, что тщательная гигиена является причиной роста аллергических заболеваний. Такая точка зрения не поддерживается строгими научными данными. Напротив, данные показывают, что необходимое воздействие микробов почти не связано с гигиеной в том виде, в каком её часто понимает широкая публика. Так поддержание кишечной микробиоты человека с помощью диеты и отказ от чрезмерного применения антибиотиков являются факторами, напрямую не связанными с гигиеной, но при этом положительно влияющими на состояние иммунитета.

Поэтому с середины 2010-х годов в научном сообществе получил распространение обновлённый подход к проблеме, названный «целенаправленной гигиеной». Авторы данной концепции утверждают, что определённые стратегии способны помочь в восстановлении и поддержании сбалансированной микробиоты человека и, возможно, способствовать снижению риска развития аллергических заболеваний. К таким стратегиям относят естественные роды (а не оперативное родоразрешение), грудное вскармливание (а не кормление искусственными молочными смесями), увеличение социального взаимодействия при помощи занятий спортом и другими видами активностей на свежем воздухе с одновременным уменьшением времени, проводимого в помещении; здоровое питание и рациональное применение антибиотиков. По мнению экспертов, профилактические усилия необходимо сосредоточить на раннем детском возрасте, который является наиболее критичным для формирования полноценной микробиоты и созревания иммунной системы, что в значительной степени предопределяет состояние здоровья индивидуума в последующие годы его жизни. Целенаправленная гигиена обеспечивает максимальную защиту от воздействия патогенов, допуская при этом распространение необходимых микроорганизмов в человеческой популяции. В её основе – выявление источников и резервуаров патогенов, путей их передачи, критических контрольных точек и определение необходимых гигиенических вмешательств [17]. Целенаправленная гигиена позволяет изменять гигиеническое поведение таким образом, чтобы, сохраняя необходимое воздействие микроорганизмов на наш иммунитет, мы были надёжно защищены от опасных инфекций [18].

Источники живых микроорганизмов, поступающих с пищей, в рационе питания человека

Воздействие ЖМПП на организм человека разнообразно. Изучено и описано их положительное влияние на функциональное состояние желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы, метаболизма и др. [20].

Рисунок 2. Употребление ЖМПП в большем количестве вероятно позволяет им взаимодействовать с иммунной системой человека и предотвращать, ограничивать или улучшать течение заболеваний, связанных с иммунной дисфункцией [3]

Отдельного внимания в свете обсуждаемых гигиенических концепций заслуживает взаимодействие ЖМПП и иммунной системы. Более 70% всех иммунокомпетентных клеток нашего организма сосредоточено в желудочно-кишечном тракте, поэтому стимулирующее и регулирующее воздействие ЖМПП на иммунную систему вполне объяснимо. Однако рацион питания современного человека обеднён полезными ЖМПП, что приводит к низкому уровню взаимодействия последних с иммунной системой. Употребление с пищей достаточного количества ЖМПП позволяет вернуть это взаимодействие на приемлемый уровень – см. Рисунок 2 [3].

Источниками полезных ЖМПП являются:

• сырые овощи и фрукты (предпочтительно с неочищенной кожурой), ягоды, свежая зелень
• ферментированные продукты питания
• биологически активные добавки (БАД) к пище, содержащие пробиотики [20]

Ферментированные продукты питания – это продукты, полученные путём желаемого микробного роста и ферментативного превращения пищевых компонентов. Живые микроорганизмы могут присутствовать в ферментированных продуктах (йогурт, сметана, кефир, большинство сыров, ферментированные овощи и колбасы без термической обработки, чайный гриб, некоторые виды пива) или отсутствовать (хлеб, термически обработанные ферментированные овощи, колбаса, соевый соус, уксус; вино, большинство сортов пива; кофе в зёрнах и какао-бобы после обжарки). В отношении ферментированного продукта, в котором присутствуют живые микроорганизмы, может быть сказано, что он «содержит живые и активные микроорганизмы», а если такие отсутствуют, – что он «получен при помощи ферментирования» [1].

Пробиотики – это живые микроорганизмы, которые при введении в адекватном количестве оказывают положительный эффект на здоровье организма-хозяина. Пробиотики могут входить в состав продуктов, имеющих различный регуляторный статус – это могут быть продукты питания, продукты лечебного питания, БАД к пище, изделия медицинского назначения, лекарственные препараты [19].

В настоящее время в мире наибольшее количество пробиотиков (до 70%) потребляется в виде йогуртов. Доля пробиотиков в составе БАД в последние годы выросла и составила в 2021 году 18% [22].

Ферментированный продукт отличается от пробиотика тем, что для последнего требуются доказательства его положительного влияния на здоровье человека, полученные в установленном порядке и признаваемые регуляторным органом. Наличие подобных доказательств позволяет обосновывать утверждения о пользе пробиотика для здоровья, наносить соответствующую информацию на этикетку и использовать её в коммуникации с потребителем. Кроме того, пробиотик должен быть охарактеризованы с точки зрения его микробиологической классификации до уровня отдельного штамма, его геном должен быть секвенирован (расшифрован), а количество живых клеток (колониеобразующих единиц или КОЕ), необходимых для получения полезного эффекта, должно быть точно определено [1, 19].

Пробиотики могут выступать в качестве ферментирующих микроорганизмов или просто содержаться в составе ферментированных продуктов питания (быть добавленным после ферментации). К таким пробиотикам применимы все требования, указанные выше [1]. К микроорганизмам же в ферментированных продуктах питания такие строгие требования не предъявляются. Тем не менее многотысячелетний опыт употребления в пищу подобных продуктов, а также данные современных исследований свидетельствуют об их безопасности и пользе для здоровья человека при употреблении в достаточных количествах [20].

Рекомендации для применения пробиотиков, особенно в клинических условиях, как правило относятся к конкретным штаммам (штамм-специфические рекомендации) и основываются на установленных в клинических исследованиях эффектах. Отдельные штаммы способны проявлять уникальные неврологические, иммунологические, метаболические, противомикробные и иные эффекты. Однако некоторые механизмы пробиотической активности являются общими для различных штаммов, видов и даже родов микроорганизмов. Многие пробиотики могут сходным образом стимулировать резистентность к колонизации патогенными микроорганизмами, регулировать желудочно-кишечный транзит, или нормализовать нарушения собственной микробиоты человека. Например, способность к увеличению продукции короткоцепочечных жирных кислот или к снижению pH в просвете толстой кишки – характерные эффекты различных пробиотиков. Некоторыми общими свойствами могут обладать многие представители хорошо изученных родов Lactobacillus и Bifidobacterium. Таким образом, если целью приёма пробиотиков является поддержка здорового пищеварения и состояния кишечной микробиоты, то употребление различных пробиотических смесей, содержащих адекватное количество хорошо изученных видов, является оправданным и достаточным [23].

Примером подобных пробиотических смесей в составе БАД к пище служит линейка продуктов Биоми от компании Medalta International Zrt.:

• Биоми Дейли Премиум в кишечнорастворимых капсулах с замедленным высвобождением, каждая из которых содержит 10 полезных и безопасных штаммов пробиотиков из хорошо изученных и широко применяемых родов Lactobacillus и Bifidobacterium в общем количестве 20 млрд. КОЕ, а также пребиотик олигофруктозу, которая служит источником питания для собственной кишечной микробиоты человека.
• Биоми Кидс в виде порошка, помещённого в саше, каждый содержит 9 полезных штаммов пробиотиков из родов Lactobacillus и Bifidobacterium в количестве 1 млрд. КОЕ и пребиотик инулин.
• Биоми СОС в кишечнорастворимых капсулах с замедленным высвобождением, в каждой – дрожжеподобный грибок Saccharomyces boulardii (5 млрд. КОЕ) с целым рядом уникальных пробиотических эффектов и 5 полезных штаммов пробиотиков из родов Lactobacillus и Bifidobacterium (1 млрд. КОЕ), а также инулин.

Подробнее ознакомиться с описанием БАД Биоми, с рекомендациями по их применению, противопоказаниями, особыми указаниями можно в инструкции по применению.

Несмотря на отсутствие в актуальных диетических рекомендациях чётких указаний на употребление ЖМПП, авторитетные эксперты в сфере питания и общественного здравоохранения полагают, что имеющихся данных достаточно, чтобы подтвердить гипотезу о поддержании и улучшении здоровья человека при включении в рацион питания безопасных ЖМПП. Не предполагается, что употребление ЖМПП способно устранить дефицитарные состояния со стороны микробиоты, но ожидается улучшение некоторых параметров здоровья, подобно наблюдаемому при употреблении пищевых волокон. Чтобы оценить эту гипотезу и разработать научно обоснованные диетические рекомендации в отношении ЖМПП, необходимы дальнейшие шаги по анализу существующих данных, формулированию вопросов о недостающей информации, планированию и выполнению научных исследований для получения ответов на эти вопросы [3].

Использованная литература

1. Marco, M.L., Sanders, M.E., Gänzle, M. et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on fermented foods. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 18, 196–208 (2021)
2. Tamang JP, Watanabe K, Holzapfel WH. Review: Diversity of Microorganisms in Global Fermented Foods and Beverages. Front Microbiol. 2016 Mar 24;7:377
3. Marco M.L., Hill C., Robert Hutkins R. et al. Should there be a recommended daily intake of microbes? J Nutr. 2020; 150 (12): 3061–3067
4. Sanders, M.E., Merenstein, D., Merrifield, C.A. and Hutkins, R. (2018), Probiotics for human use. Nutr Bull, 43: 212-225
5. Rodríguez-Monforte M, Sánchez E, Barrio F, Costa B, Flores-Mateo G. Metabolic syndrome and dietary patterns: a systematic review and meta-analysis of observational studies. Eur J Nutr. 2017 Apr;56(3):925-947
6. Christ A, Lauterbach M, Latz E. Western Diet and the Immune System: An Inflammatory Connection. Immunity. 2019 Nov 19;51(5):794-8119
7. Bach JF. The effect of infections on susceptibility to autoimmune and allergic diseases. N Engl J Med. 2002 Sep 19;347(12):911-20
8. Strachan DP. Family size, infection and atopy: the first decade of the “Hygiene Hypothesis”. Thorax. (2000) 55(Suppl. 1):S2–10
9. Rook GA, Brunet LR. Microbes, immunoregulation, and the gut. Gut. (2005) 54:317–20
10. Riedler J, Braun-Fahrländer C, Eder W, Schreuer M, Waser M, Maisch S, et al. Exposure to farming in early life and development of asthma and allergy: a cross-sectional survey. Lancet. (2001) 358:1129–33
11. Braun-Fahrländer C, Gassner M, Grize L, Neu U, Sennhauser FH, Varonier HS, et al. Prevalence of hay fever and allergic sensitization in farmer’s children and their peers living in the same rural community. SCARPOL team. swiss study on childhood allergy and respiratory symptoms with respect to air pollution. Clin Exp Allergy. (1999) 29:28–34
12. Björkstén B, Dumitrascu D, Foucard T, Khetsuriani N, Khaitov R, Leja M, et al. Prevalence of childhood asthma, rhinitis and eczema in Scandinavia and Eastern Europe. Eur Resp J. (1998) 12:432–7
13. Bråbäck L, Breborowicz A, Julge K, Knutsson A, Riikjärv M, Vasar M, et al. Risk factors for respiratory symptoms and atopic sensitization in the Baltic area. Arch Dis Child. (1995) 72:487–93
14. Björkstén B, Naaber P, Sepp E, Mikelsaar M. The intestinal microflora in allergic estonian and swedish 2-year old children. Clin Exper Allergy. (1999) 29:342–6
15. Seiskari T, Kondrashova A, Viskari H, Kaila M, Haapala AM, Aittoniemi J, et al. Allergic sensitization and microbial load – a comparison between Finland and Russian Karelia. Clin Exp Immunol. (2007) 148:47–52
16. Ege MJ, Mayer M, Normand AC, Genuneit J, CooksonWO, Braun-Fahrländer C, et al. Exposure to environmental microorganisms and childhood asthma. N Engl J Med. (2011) 364:701–9
17. Bloomfield, S.F., Rook, G.A., Scott, E.A., Shanahan, F., Stanwell-Smith, R., Turner, P., 2016. Time to abandon the hygiene hypothesis: new perspectives on allergic disease, the human microbiome, infectious disease prevention and the role of targeted hygiene. Perspectives in Public Health 136, 213–224
18. Rook GAW, Bloomfield SF. Microbial exposures that establish immunoregulation are compatible with targeted hygiene. J Allergy Clin Immunol. 2021 Jul;148(1):33-39
19. Hill C, Guarner F, Reid G, Gibson GR, Merenstein DJ, Pot B, Morelli L, Canani RB, Flint HJ, Salminen S, Calder PC, Sanders ME. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014 Aug;11(8):506-14
20. LIVE DIETARY MICROBES: A Role in Human Health. © 2023, International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics
21. Bach JF. Revisiting the Hygiene Hypothesis in the Context of Autoimmunity. Front Immunol. 2021 Jan 28;11:615192
22. International Probiotics Association Europe. Global and European probiotic market insights 2018-2021. IPAEurope website. https://www.ipaeurope.org/wp-content/uploads/2022/05/Market-data-probiotics-2018-2021.pdf
23. World Gastroenterology Organisation Global Guidelines Probiotics and prebiotics, February 2017