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

Алексей БРУХНОВ, Михаэла БУКВОВА

Резюме

Живые микроорганизмы, поступающие с пищей (ЖМПП), сосуществуют с человеком на протяжении всей его истории. Они могут выполнять различные функции: ферментировать пищу и напитки, придавая им новые свойства и облегчая хранение; поддерживать нормальную деятельность желудочно-кишечного тракта, оказывать нормализующее воздействие на состав и биологическую активность кишечной микробиоты. 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

В статье рассматриваются вопросы взаимодействия ЖМПП с организмом человека, особенно с его иммунной системой, и эволюция научных представлений о значении микроорганизмов в развитии некоторых неинфекционных заболеваний. Разбираются различные источники ЖМПП: ферментированные продукты питания, пробиотики и др. Затрагиваются штамм-специфические и общие эффекты, утверждения о пользе для здоровья, регуляторный статус пробиотиков. Подчёркивается необходимость дальнейшего изучения поднятых вопросов для формирования научно обоснованных и понятных диетических рекомендаций, учитывающих пользу ЖМПП для здоровья человека.

Ключевые слова: живые микроорганизмы, поступающие с пищей (ЖМПП); ферментированные продукты питания, пробиотики, микробиота, иммунная система, гигиеническая гипотеза, гипотеза «старых друзей», целенаправленная гигиена, биологически активные добавки (БАД) к пище

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 ферменти-рованными продуктами, получаемыми при помощи различных полезных микроорганизмов. Ферментация снаб-дила ценные пищевые ресурсы важ-ными преимуществами: улучшила функциональные свойства, превратив сырые продукты в питательные и приятные на вкус, а иногда – опья-няющие; увеличила срок их хранения, благодаря органическим кислотам, спиртам, бактериоцинам и другим веществам с противомикробным действием, вырабатываемым ферменти-рующими микроорганизмами; обеспе-чила безопасный и транспортабельный источник жидкости для питья в виде пива, вина, кислого молока и др. [1].

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

Результаты исследований микро-биоты человека и клинических испы-таний с ферментированными моло-чными продуктами и пробиотиками свидетельствуют о том, что регулярное употребление безопасных ЖМПП бла-гоприятно влияет на здоровье. Показана польза ферментированных продуктов и пробиотиков для поддержания деятель-ности желудочно-кишечного тракта, улучшения функции сердечно-сосудистой системы и метаболизма, а также в отношении других показателей здоровья человека. Ежедневно упо-требляемые непатогенные ЖМПП сти-мулируют иммунную систему, выпол-няют иммунорегуляторную функцию, подавляют чрезмерную воспалительную реакцию на чужеродные антигены, что усиливает способность собственной микробиоты снижать риски развития хронических неинфекционных заболе-ваний [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 ра-цион современного человека и вместе с улучшением санитарных условий при-вели к более слабому и менее разнообразному взаимодействию чело-века с микроорганизмами [5].

От гигиенической гипотезы к концепции целенаправленной гигиены

Несмотря на безопасность про-дуктов 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. Обед-нённый полезными ЖМПП современный рацион питания связывают с ростом заболеваемости отдельными аллерги-ческими и аутоиммунными заболева-ниями [6].

К подобным выводам учёные пришли на основании эпидемио-логических данных, полученных во второй половине ХХ века, обратив внимание на уменьшение заболе-ваемости многими типичными инфек-циями (корь, эпидемический паротит, туберкулёз, вирусный гепатит А, острая ревматическая лихорадка) с одновре-менным ростом заболеваемости аллер-гическими и аутоиммунными заболева-ниями (бронхиальная астма, болезнь Крона, сахарный диабет 1 типа, рассеянный склероз) – см. Рисунок 1 [7].

Опираясь на подобные наблю-дения, David Strachan в 1989 году пред-положил, что детские инфекции, пере-несённые 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, по-скольку может ввести в заблуждение и спровоцировать необоснованные прак-тические выводы, о чём будет сказано ниже.

На некоторое время гигиеническая гипотеза стала ведущим постулатом для объяснения механизмов развития аллергических заболеваний в соци-альном и эпидемиологическом кон-тексте. Исследования, выполненные в разных регионах мира, продемон-стрировали, что микробное разно-образие в среде обитания человека имеет решающее значение для форми-рования адекватного и протективного, но одновременно толерантного имму-нитета; а отсутствие или истощение микробных стимулов, наблюдаемое в современном мире, способствует на-рушениям деятельности иммунной системы и развитию аллергических заболеваний [10-16].

Рассуждая о молекулярных меха-низмах подобных нарушений, иссле-дователи 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 мик-роорганизмов-«старых друзей» в раннем возрасте способны защитить от им-мунных 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 иммунорегуля-торов [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, по-ступающие с кожи, кишечника и дыха-тельных путей других людей. До развития современной медицины к «старым друзьям» вероятно относились также гельминты, Helicobacterpylori 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 мне-ние о том, что тщательная гигиена является причиной роста аллергических заболеваний. Такая точка зрения не поддерживается строгими научными данными. Напротив, данные пока-зывают, 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 «целе-направленной гигиеной». Авторы данной концепции утверждают, что определённые стратегии способны помочь в восстановлении и под-держании сбалансированной микро-биоты человека и, возможно, спосо-бствовать 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 взаимодей-ствия при помощи занятий спортом и другими видами активностей на свежем воздухе с одновременным уменьше-нием времени, проводимого в помеще-нии; 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 че-ловеческой популяции. В её основе – выявление источников и резервуаров патогенов, путей их передачи, кри-тических контрольных точек и опре-деление необходимых гигиенических вмешательств [17]. Целенаправленная гигиена позволяет изменять гигие-ническое поведение таким образом, чтобы, сохраняя необходимое воздействие микроорганизмов на наш иммунитет, мы были надёжно защи-щены от опасных инфекций [18].

Источники живых микроорга-низмов, 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].

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 стиму-лирующее и регулирующее воздействие ЖМПП на иммунную систему вполне объяснимо. Однако рацион питания современного человека обеднён полез-ными 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 (пред-почтительно с неочищенной ко-журой), ягоды, свежая зелень
• ферментированные продукты пи-тания
• биологически активные добавки (БАД) к пище, содержащие про-биотики [20]

ерментированные продукты питания – это продукты, полученные путём желаемого микробного роста и ферментативного превращения пище-вых компонентов. Живые микроорга-низмы могут присутствовать в фермен-тированных продуктах (йогурт, сметана, кефир, большинство сыров, ферменти-рованные овощи и колбасы без термической обработки, чайный гриб, некоторые виды пива) или отсутствовать (хлеб, термически обработанные фер-ментированные овощи, колбаса, соевый соус, уксус; вино, большинство сортов пива; кофе в зёрнах и какао-бобы после обжарки). В отношении ферменти-рованного продукта, в котором при-сутствуют живые микроорганизмы, может быть сказано, что он «содержит живые и активные микроорганизмы», а если такие отсутствуют, – что он «полу-чен при помощи ферментирования» [1].

Пробиотики – это живые микро-организмы, 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, лекарст-венные препараты [19].

В настоящее время в мире наи-большее 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 от-личается от пробиотика тем, что для последнего требуются доказательства его положительного влияния на здоровье человека, полученные в установленном порядке и призна-ваемые регуляторным органом. На-личие подобных доказательств позво-ляет обосновывать утверждения о поль-зе пробиотика для здоровья, наносить соответствующую информацию на эти-кетку и использовать её в коммуникации с потребителем. Кроме того, пробиотик должен быть охарактеризованы с точки зрения его микробиологической клас-сификации до уровня отдельного штамма, его геном должен быть секвенирован (расшифрован), а количе-ство живых клеток (колониеобразующих единиц или КОЕ), необходимых для получения полезного эффекта, должно быть точно определено [1, 19].

Пробиотики могут выступать в качестве ферментирующих микро-организмов 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 пре-дъявляются. Тем не менее много-тысячелетний опыт употребления в пищу подобных продуктов, а также данные современных исследований свидетельствуют об их безопасности и пользе для здоровья человека при употреблении в достаточных коли-чествах [20].

Рекомендации для применения пробиотиков, особенно в клинических условиях, как правило относятся к конкретным штаммам (штамм-спе-цифические рекомендации) и осно-вываются на установленных в кли-нических исследованиях эффектах. Отдельные штаммы способны прояв-лять уникальные неврологические, иммунологические, метаболические, противомикробные и иные эффекты. Однако некоторые механизмы пробио-тической активности являются общими для различных штаммов, видов и даже родов микроорганизмов. Многие пробиотики могут сходным образом стимулировать резистентность к коло-низации патогенными микроорга-низмами, регулировать желудочно-кишечный транзит, или нормализовать нарушения собственной микробиоты человека. Например, способность к увеличению продукции коротко-цепочечных 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 здо-рового пищеварения и состояния кишечной микробиоты, то употре-бление различных пробиотических смесей, содержащих адекватное ко-личество хорошо изученных видов, является оправданным и достаточным [23].

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

• Биоми Дейли Премиум в кишечно-растворимых капсулах с заме-дленным 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 собст-венной 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 высво-бождением, в каждой – дрож-жеподобный грибок Saccharomycesboulardii (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 описа-нием БАД Биоми, с рекомендациями по их применению, противопоказаниями, особыми указаниями можно в ин-струкции по применению.

Несмотря на отсутствие в актуальных диетических рекомендациях чётких указаний на употребление ЖМПП, авторитетные эксперты в сфере питания и общественного здраво-охранения 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 дефи-цитарные состояния со стороны микробиоты, но ожидается улучшение некоторых параметров здоровья, подобно наблюдаемому при упо-треблении пищевых волокон. Чтобы оценить эту гипотезу и разработать научно обоснованные диетические рекомендации в отношении ЖМПП, необходимы дальнейшие шаги по анализу существующих данных, фор-мулированию вопросов о недостающей информации, планированию и вы-полнению 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):794-811
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