Wpływ bakterii mlekowych na zdrowie człowieka

Składniki funkcjonalne tworzone podczas fermentacji
bakteriocyny

peptydy aktywne
CLA (skoniugowany kwas linolenowy)
EPS
kwas mlekowy i inne kwasy org.
oksydaza cholesterolowa
galaktozydaza
witaminy
czynniki przeciwnowotworowe

Prozdrowotność LAB ???
Wielokrotnie całym gatunkom tych bakterii przypisuje się właściwości prozdrowotne (probiotyczne), chociaż zostały

one zbadane i udowodnione tylko w odniesieniu do pewnych konkretnych szczepów tych gatunków.

Z drugiej strony, nie ulega wątpliwości, że wiele z tych właściwości wykazują nie tylko bakterie uznawane za

probiotyczne, ale także bakterie mlekowe tradycyjnie stosowane do wyrobu fermentowanych produktów
mleczarskich (i innych produktów fermentowanych).

Kwas mlekowy
Ułatwienie przyswajania składników odżywczych

•

najczęściej przytaczane oddziaływanie dietetyczne

•

w wyniku działania bakterii mlekowych białka ulegają nadtrawieniu, zwiększa się zawartość wolnych peptydów
i aminokwasów (np. metioniny, lizyny, tryptofanu), dzięki czemu wzrasta ich przyswajalność przez organizm
człowieka

•

enzymy bakteryjne zapoczątkowują także hydrolizę tłuszczu, dzięki czemu wzrasta jego przyswajalność

•

dlatego produkty fermentowane (głównie napoje fermentowane) są szczególnie polecane dla osób
ze schorzeniami lub zaburzeniami pracy narządów układu pokarmowego oraz o słabej aktywności
enzymatycznej układu trawiennego

•

uważa się, że wytworzony przez bakterie mlekowe kwas mlekowy może pobudzać wydzielanie śliny
oraz soków trawiennych i tym samym przyczyniać się do poprawy perystaltyki jelit

•

w produktach pochodzenia roślinnego zwiększają biodostępność składników mineralnych poprzez rozkład
fitynianów

•

wytwarzając kwas mlekowy z dostępnych węglowodanów, przyczyniają się do zwiększenia przyswajalności
przez organizm człowieka wapnia, żelaza, fosforu i innych pierwiastków (pomagają zapobiegać osteoporozie i
próchnicy zębów)

Synteza witamin z grupy B

•

synteza witamin z grupy B: biotyny, ryboflawiny, niacyny, kobalaminy, pirydoksyny, folacyny, kwasu
pantotenowego

•

synteza tych witamin prowadzona jest przez bakterie jelitowe, w tym mlekowe, i pokrywa część
zapotrzebowania organizmu człowieka na te witaminy

•

długotrwałe kuracje antybiotykowe i związane z tym niedobory mikroflory jelitowej syntetyzującej te substancje
mogą doprowadzić do niedoborów wspomnianych witamin

•

nie wszystkie bakterie mlekowe syntetyzują witaminy z grupy B i nie w jednakowych ilościach

Przykład:

•

Streptococcus thermophilus i Bifidobacterium sp. wytwarzaną foliany, które są warunkiem rozwoju pałeczek
Lactobacillus

•

pod względem syntetyzowania i zużywania witamin stwierdza się różnice między poszczególnymi gatunkami a
nawet szczepami bakterii mlekowych

Nietolerancja laktozy

•

żywe komórki LAB łagodzą nietolerancję laktozy, co jest związane z dużą aktywnością wytwarzanego przez nie
w produktach fermentowanych lub jelicie grubym enzymu ß-galaktozydazy (laktazy)

•

nietolerancja laktozy jest problemem wielu ludzi (w Polsce cierpi na nią 30-40% społeczeństwa), których
organizm nie wykazuje lub wykazuje zbyt niską zdolność do metabolizowania tego cukru

•

nietolerancja laktozy wiąże się z niedoborem w jelicie cienkim enzymu laktazy (enzymu katalizującego
hydrolizę laktozy) i zaburzeniami po spożyciu mleka słodkiego, na skutek gromadzenia się nierozłożonej laktozy
w jelitach

•

wada ta może być uwarunkowana genetycznie lub może być nabyta (jako konsekwencja zaburzenia pracy jelit

•

u osób z nietolerancją laktozy, po przekroczeniu spożycia pewnej ilości laktozy, pojawiają się zaburzenia
pokarmowe (biegunka, wzdęcia i czasem torsje lub skurcze mięśni)

•

osobom cierpiącym na tę dolegliwość zalecane jest spożywanie jedynie produktów mleczarskich zawierających
mniej laktozy niż mleko słodkie, takich jak produkty fermentowane

•

produkty hydrolizy laktozy, D-glukoza i D-galaktoza, są wchłaniane bez przeszkód przez ścianki jelita

•

galaktozemia jest dziedziczona w sposób autosomalny recesywny i jest powodowana mutacją jednego genu
kodującego aktywność któregoś z enzymów biorących udział w metabolizmie galaktozy

•

wszystkie formy galaktozemii wymagają od diety wyeliminowania produktów zawierających galaktozę (do
końca życia)

Nietolerancja galaktozy

•

wśród LAB stosowanych w przemyśle jest wiele takich, które nie mają zdolności wykorzystywania galaktozy

•

w ich przypadku, po enzymatycznej hydrolizie zaabsorbowanej laktozy do glukozy i galaktozy, galaktoza jest
usuwana z komórek bakteryjnych do środowiska

Do mikroorganizmów nie fermentujących galaktozy zalicza się:

•

Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus,

•

większość szczepów Streptococcus thermophilus,

•

Bifidobacterium breve, B. infantis i B. bifidum

Obniżanie reakcji alergicznych na białka mleka

•

możliwe, że bakterie mlekowe mogą zapobiegać odpowiedzi alergicznej u osób uczulonych na białka mleczne
poprzez wpływ na funkcjonowanie bariery ochronnej błony śluzowej układu pokarmowego, jednak mechanizmy
takiego oddziaływania są dopiero poznawane

•

białka mleka w wyniku działania bakterii mlekowych ulegają nadtrawieniu, dzięki czemu nie tylko wzrasta ich
przyswajalność przez organizm człowieka, ale również powstają niskocząsteczkowe peptydy

•

niektóre z tych peptydów wykazują dobroczynny wpływ na organizm człowieka, dlatego określane
są mianem peptydów funkcjonalnych

•

jeden z takich krótkołańcuchowych peptydów, Asp-Lys-Ile-His-Pro-Phe, którego obecność znaleziono w serze
edamskim, wykazuje znaczną zdolność hamowania transportu β-laktoglobuliny

•

pod względem wytwarzania peptydów funkcjonalnych, obserwuje się znaczne różnice pomiędzy rodzajami i
gatunkami LAB, a nawet pomiędzy szczepami tych bakterii

•

w ostatnich latach, w badaniach in vitro i na zwierzętach wykazano taki wpływ Lactococcus lactis subsp. lactis,
Lactococcus lactis subsp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris, Streptococcus thermophilus i
Lactobacillus helveticus w odniesieniu do alergennych białek serwatkowych: α-laktoalbuminy i β-laktoglobuliny

Stabilizacja składu mikroflory jelitowej

•

najważniejsza dla człowieka funkcja większości bakterii mlekowych

•

produkty fermentowane zawierające żywe bakterie mlekowe są przydatne w profilaktyce i kuracji różnego typu
zaburzeń układu pokarmowego

•

objawy zaburzeń powodowanych przez antybiotykoteriapię są zmniejszone dzięki spożywaniu znacznych ilości
żywych bakterii mlekowych w formie napojów fermentowanych lub preparatów farmaceutycznych

Leczenie lub zapobieganie biegunkom

•

żywe bakterie mlekowe mogą łagodzić objawy biegunek oraz skracać czas ich trwania

•

sugeruje się, że ten dobroczynny efekt polega m.in. na regulacji składu mikroflory jelit, poprawie bariery
ochronnej błony śluzowej układu pokarmowego, konkurowaniu z mikroorganizmami patogennymi o składniki
odżywcze lub o adhezję do enterocytów oraz na podniesieniu odpowiedzi immunologicznej przeciwciał IgA
wobec patogenów

Zapobieganie namnożeniu się niepożądanych bakterii wynika z wytwarzania przez bakterie mlekowe takich
metabolitów jak:

•

kwas mlekowy, kwas octowy i inne kwasy organiczne,

•

nadtlenek wodoru,

•

etanol,

•

ditlenek węgla,

•

diacetyl,

•

krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (Short Chain Fatty Acids, SCFA),

•

bakteriocyny,

•

inne substancje antybiotyczne

•

diacetyl, wytwarzany jest przez takie bakterie mlekowe jak np. Lactococcus lactis subsp. lactis, L. lactis subsp.
cremoris, L. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis czy niektóre Leuconostoc hamuje rozwój wielu gatunków
bakterii Gram(-) i niektórych drożdży

•

nadtlenek wodoru jest produkowany w znacznych ilościach przez np. Lactobacillus acidophilus, Lb. plantarum i
Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus

Wspomaganie zapobiegania raka jelit

•

mechanizmy działania bakterii mlekowych w kancerogenezie raka jelit nie są do końca poznane

•

być może obejmują:
- wpływ bakterii mlekowych na odpowiedź układu odpornościowego organizmu ludzkiego,
- supresję bakterii patogennych,
- wiązanie potencjalnych mutagenów,
- wytwarzanie składników antymutagennych,
- obniżanie pH w jelitach
- lub zmianę innych fizjologicznych czynników

•

aktywność przeciwnowotworowa bakterii mlekowych może polegać między innymi na hamowaniu w
przewodzie pokarmowym rozwoju mikroflory z rodzaju Clostridium, Staphylococcus i Peptostreptococcus, które
tworzą tzw. enzymy fekalne: glukuronidazy, nitroreduktazy, azotoreduktazy, mające zdolność przekształcania
substancji prokancerogennych w kancerogenne

•

bakterie mlekowe potrafią biodegradować azotyny, co również zmniejsza ryzyko powstawania kancerogennych
nitrozoamin

•

niektóre szczepy LAB są zdolne do asymilowania już powstałych kancerogennych nitrozoamin oraz innych
substancji rakotwórczych, np. aflatoksyn

•

prawdopodobnie dzieje się tak za sprawą glikopeptydu (peptydoglikanu), który wykazuje zdolność wiązania
wielu substancji toksycznych, i który jest obecny w ścianie komórkowej wszystkich bakterii mlekowych

•

glikopeptyd prawdopodobnie aktywuje również działanie makrofagów i zwiększa ich aktywność fagocytarną
wobec komórek nowotworowych

Stymulacja pracy systemu odpornościowego

•

zwiększanie odporności ludzkiego organizmu na infekcje

•

bakterie mlekowe (np. Lb. acidophilus i Bif. bifidum) czynnie uczestniczą w stymulowaniu systemu
odpornościowego w organizmie człowieka poprzez wzmaganie wzrostu liczby i aktywności fagocytarnej
leukocytów, w tym limfocytów B i limfocytów T, makrofagów oraz immunoglobuliny A

•

niektóre bakterie mlekowe (w tym bifidobakterie, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus
thermophilus) wzmacniają system immunologiczny również przez aktywację produkcji cytokin, w tym
gamma-interferonu i interleukin

•

cytokiny jest to grupa cząsteczek regulujących różne procesy takie jak proliferacja, różnicowanie czy ruchliwość
komórek układu odpornościowego (m.in. limfocytów i makrofagów)

•

oddziaływując na wiele komórek odpornościowych organizmu cytokiny są mediatorami reakcji zapalnych,
immunologicznych, a także uczestniczą w regulacji krwiotworzenia

•

ze szczepami probiotycznymi LAB wiąże się duże nadzieje w profilaktyce i leczeniu alergii pokarmowej, tzw.
atopowego zapalenia skóry

•

wykazano, że profilaktyczne podawanie LAB zmniejsza rozległość alergii u niemowląt karmionych sztucznie

Rozważane są różne mechanizmy działania LAB w takiej atopii:

•

zmniejszenie przepuszczalności śluzówki jelita,

•

regulacja składu mikroflory jelitowej,

•

wzrost produkcji sIgA,

•

pobudzanie do odpowiedzi limfocytów Th1
i hamowanie Th2,

•

wzrost wydzielania interleukiny IL-8,

•

stymulacja tolerancji pokarmowej,

Oporność na niskie pH środowiska

•

ważne ze względów technologicznych i terapeutycznych

•

ułatwia namnażanie się i pozostawanie aktywnym biologicznie przez dłuższy czas w produkcie fermentowanym,
a następnie w układzie pokarmowym człowieka, podczas przechodzenia z treścią pokarmową przez żołądek

•

bakterie mlekowe wykazują zróżnicowaną wrażliwość na kwaśne środowisko i różnice takie obserwuje się nie
tylko między gatunkami, ale również między szczepami poszczególnych gatunków

•

z opornością bakterii mlekowych na niskie pH i żółć związana jest inna ich właściwość - zdolność do wzrostu i
zasiedlania przewodu pokarmowego

Zasiedlanie układu pokarmowego

•

zdolność do adhezji do komórek nabłonka jelit jest ułatwieniem dla bakterii w zasiedlaniu i rozwijaniu się w
przewodzie pokarmowym

•

do niedawna była to właściwość wymagana od probiotyków, jednak niektóre badania naukowe wykazują, że nie
wszystkie szczepy probiotyczne posiadają taką umiejętność

•

są dowody badań in vivo, że adhezja LAB nie musi zawsze mieć miejsce w żywym organizmie człowieka

•

podawanie LAB, nawet szczepów probiotycznych, nie musi prowadzić do skolonizowania ludzkich jelit

•

po przerwaniu podawania tych bakterii mogą one zniknąć ze składu mikroflory jelitowej (bardzo często
konieczne jest regularne ich spożywanie we właściwej ilości)

Obniżanie ciśnienia tętniczego krwi

•

zdolność do wytwarzania związków chemicznych → np. peptydów funkcjonalnych

•

jak dotąd taki sposób oddziaływania bakterii mlekowych na ludzki organizm jest tylko przypuszczeniem, ale
wyniki wstępnych badań in vitro są obiecujące

Peptydy funkcjonalne

Obniżanie poziomu cholesterolu

•

właściwość nie do końca poznana i zbadana

•

istnieją także liczne przesłanki naukowe (od 30 lat ), że spożywanie LAB i produktów fermentowanych może
obniżać poziom cholesterolu u ludzi

•

na razie brak jednoznacznych dowodów, że bakterie mlekowe wywierają dobroczynny wpływ na poziom
cholesterolu u ludzi.

•

LAB nie są zdolne do metabolizowania cholesterolu, czyli przekształcania go w inne związki

•

w badaniach in vitro udowodniono, że komórki bakteryjne LAB są zdolne do wiązania cząsteczek cholesterolu
polegającego na przyłączeniu cząsteczek tej substancji do ściany komórkowej bakterii lub wbudowaniu do błony
komórkowej

•

z badań in vitro wynika, że zdolność do obniżania poziomu cholesterolu mogą wykazywać nie tylko szczepy o
udokumentowanych badaniami cechach probiotycznych, ale również niektóre "tradycyjne" bakterie mlekowe

•

mechanizmy takiego oddziaływania LAB nie są do końca poznane, wiele z nich pozostaje w strefie hipotez
naukowych lub przypuszczeń nie potwierdzonych doświadczeniami na żywych organizmach

A składniki niepożądane? np. aminy biogenne