Probiotika, prebiotika a synbiotika

2.2.Probiotické mikroorganismy

Mnoho mikroorganismů, které považujeme za probiotika, má svůj původ v mléčných výrobcích a fermentovaných potravinách. Většina těchto mikroorganismů patří mezi tzv. mléčné bakterie (lactic acid bacteria, LAB), které tvoří taxonomicky různorodou skupinu mikroorganismů schopných fermentace sacharidů za vzniku kyseliny mléčné (Leroy a de Vuyst 2004). LAB jsou typicky grampozitivní, kataláza negativní, mají nízký obsah guanosinu a cytosinu, a protože jsou aerotolerantní, přirozeně se vyskytují v mnoha životních prostředích. Obvykle jsou také součástí rezidentní mikroflóry gastrointestinálního (GIT) a urogenitálního traktu obratlovců včetně člověka. Mezi tyto rody patří rod Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc a Paediococcus (Carr a kol. 2002).

Probiotika můžeme zařadit převážně do rodů Lactobacillus a Bifidobacterium (Donohue 2006), probiotické vlastnosti však byly prokázány i u dalších kmenů bakteriálních rodů, které ani nemusí patřit do skupiny LAB. Jsou to např. rody Escherichia, Enterococcus, Streptococcus, Bacillus, ale také mikromycety jako třeba rod Saccharomyces (viz tab. 1) (Gibson a Roberfroid 1995, Jin a kol. 2000, Alvarez-Olmos a Oberhelman 2001, Gibson 2004).

Probiotické mikroorganismy se mezi sebou liší např. schopností přežití v různých částech GIT, a to nejen v rámci rodů, ale i druhů a dokonce kmenů. Ty se odlišují zejména svou schopností adheze ke střevní sliznici (Marteau a Shanahan 2003).

V probiotických přípravcích se jednotlivé kmeny používají jako čisté i směsné kultury (D'Souza a kol. 2002). Příkladem směsného produktu je VSL#3, který obsahuje 8 probiotických druhů z rodů Bifidobacterium, Lactobacillus a Streptococcus (Sekhon a Jairath 2010), konkrétně B. breve, B. longum, B. infantis, L. acidophilus, L. plantarum, L. paracasei, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, S. thermophilus (http://www.vsl3.com/about-vsl-works.asp). Účinky probiotik jsou dnes zkoumány nejen u čistých kultur, ale i v rámci probiotických potravinových produktů (Timmerman a kol. 2004), které se vyznačují zvláštními nutričními, funkčními i terapeutickými vlastnostmi, a proto se ani mnohdy nedá přesně určit, zda se jedná o potravinu, potravinový doplněk či léčivo (Donohue 2006).

2.3.Charakterizace probiotických kmenů

Mikroorganismy s potenciálními probiotickými vlastnostmi je třeba spolehlivě zařadit do rodu a druhu, nutné je i určení kmene, protože většina probiotických vlastností se liší v rámci jednoho druhu i mezi jednotlivými kmeny. V případech kdy není vlastnost vázána na kmen jako např. schopnost Streptococcus thermophilus a Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus zlepšovat metabolizmus laktózy u jedinců trpících intolerancí tohoto sacharidu, není určení kmene třeba (FAO/WHO working group 2002).

U probiotických mikroorganismů je nezbytná druhová identifikace, k níž se užívá jak genotypových tak i fenotypových metod. Mezi genotypové metody patří DNA-DNA hybridizace a analýza sekvencí 16S rRNA. Z fenotypových metod je to třeba testování fermentace různých cukrů a tvorby produktů při využívání glukózy (FAO/WHO working group 2002).

V některých případech je třeba kmen dále typizovat. K tomu obvykle slouží pulzní gelová elektroforéza (Pulsed Field Gel Electophoresis, PFGE), méně spolehlivá je metoda RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA). Přispět může také detekce extrachromozomálních genetických elementů, tj. plazmidů (FAO/WHO working group 2002).

Spolehlivé taxonomické zařazení mikroorganismu je nutné pro ověření kvality výrobků, informování spotřebitele a v případě klinického použití i lékaře. Je důležité při výběru správné léčby a také při epidemiologickém dozoru u exponované populace (Donohue 2006).

Při označení probiotika je třeba použít nyní platné a vědecky uznané názvosloví (FAO/WHO working group 2002). Užívání neplatných a neexistujících druhových pojmenování na výrobcích obsahujících probiotika mate spotřebitele a vyvolává nedůvěru v jejich účinnost (Donohue 2006).

2.3.1.Podmínky pro zařazení mikroorganismu mezi probiotika

Aby mohly být mikroorganismy označeny jako probiotika, měly by splňovat určitá základní kritéria.

1. 
   Měly by být izolovány z jejich budoucího hostitele. V některých případech však může být původ probiotika zavádějící. Např. Saccharomyces boulardii, jejíž probiotické vlastnosti byly dostatečně prokázány, je užívaná jako humánní probiotikum a přitom není lidského původu (Frič 2007).
   
2. 
   Měly by být nepatogenní a netoxické.
   
3. 
   Měly by být vysoce životaschopné, rezistentní k nízkému pH a kyselinám (např. žaludeční šťávě a žluči), odolat metabolickým procesům a přežít průchod gastrointestinálním traktem. Životnost mikroorganismů ovlivňuje složení okolního prostředí, třeba některým druhům laktobacilů mohou pomoci fermentovatelné cukry (např. glukóza) obsažené v kyselém prostředí (Corcoran a kol. 2005). Významný vliv na přežití probiotik při průchodu žaludkem má u funkčních potravin také potravinová matrix, v níž jsou bakterie obsaženy (Stanton a kol. 2005). Také produkce extracelulárních polysacharidů u některých kmenů LAB může být přirozenou ochranou v nevhodném prostředí (Ruas-Madiedo a kol. 2002).
   
4. 
   Měly by být schopné setrvávat ve střevech, pokud nejsou schopny dlouhodobé kolonizace.
   
5. 
   Měly by být schopny adheze k epiteliálním střevním buňkám.
   
6. 
   Měly by vykazovat klinicky ověřený prospěšný vliv na zdravotní stav hostitele.
   
7. 
   Měly by být kompatibilní s budoucím produktem při současném udržení jejich žádoucích vlastností.
   

(Gorbach 2000, Harmsen a kol. 2000, Collado a kol. 2009)
K charakterizaci probiotických kmenů slouží in vitro testy (viz tab. 2). Pomocí těchto testů však není možné určit přesné působení probiotik v lidském organismu a u některých kmenů nemusí takto získaná data na dostatečný popis kmene a charakterizaci jeho vlastností stačit. Proto by spolu s in vitro testy mělo být provedeno i testování in vivo, v případě humánních probiotik také klinické testy přímo na člověku (FAO/WHO working group 2002).