Probiotika, prebiotika a synbiotika

4.3.Bifidobakterie

Bifidobakterie jsou grampozitivní nepohyblivé anaerobní heterofermentativní tyčky s vysokým obsahem guanosinu a cytosinu v genomu, které jsou přirozenou součástí střevní mikroflóry savců i člověka, u něhož osidlují především tlusté střevo (Klijn a kol. 2005, Riedel a kol. 2006). Spolu s laktobacily tvoří většinu mikroorganismů, u nichž byly pozorovány probiotické vlastnosti (Donohue 2006).

4.3.1.Adheze bifidobakterií v gastrointestinálním traktu

Schopnost adherovat k epiteliálním buňkám i sliznici byla u bifidobakterií studována in vitro. Haukioja a kol. (2006) zjistili, že adheze bifidobakterií k buňkám in vitro je při srovnání s laktobacily slabší, na druhou stranu Guglielmetti a kol. (2009) ale u B. bifidum MIMBb75 popsali adhezi k buňkám HT-29, která byla srovnatelná s adhezí L. rhamnosus GG.

Riedel a kol. (2006) studovali adhezi kmenů B. bifidum, B. lactis, B. longum, B. adolescentis, B. breve a B. infantis ke střevním epitelovým buňkám Caco-2. Schopnost adheze se mezi jednotlivými kmeny lišila. Nejlépe se na Caco-2 buňky vázaly kmeny B. bifidum NCC 189 a S17, nejhůře pak B. infantis E18. Na adhezi měla vliv také hodnota pH, i její účinky však byly mezi kmeny rozdílné. Kmen B. longum NCC 2705 na buňky adheroval lépe při kyselém pH (4,5), zatímco B. bifidum NCC2705 a S17 při neutrálním pH. Tento výsledek potvrdili u B. bifidum MIMBb75 také Guglielmetti a kol. (2009). Adhezi tohoto kmene k Caco-2 buňkám výrazně zlepšovala také přítomnost monosacharidů fukózy a manózy, žlučové soli naopak míru adheze podstatně snižovaly (Guglielmetti a kol. 2009).

Rozdílnou schopnost adheze k Caco-2 buňkám mezi kmeny bifidobakterií nezávislou na druhu pozorovali i Del Re a kol. (2000) u 13 kmenů B. longum a Bernet a kol. (1993) u deseti kmenů B. breve, B. longum, B. bifidum a B. infantis. Z těchto kmenů jich šest k Caco-2 buňkám adherovalo málo, jeden průměrně a tři silně.

Byla popsána také adheze bifidobakterií k buňkám HT29, což jsou buňky sekretující hlen (Bernet a kol. 1993, Del Re a kol. 2000, Guglielmetti a kol. 2009). Tato schopnost byla též mezi jednotlivými kmeny variabilní. Některé kmeny dokonce k těmto buňkám, podobně jako i k Caco-2 buňkám, vůbec neadherovaly (Del Re a kol. 2000).

Pérez a kol. (1998) pozorovali adhezi různých kmenů bifidobakterií na abiotický substrát, stěnu skleněné zkumavky. Schopnost adheze se mezi kmeny lišila a nekorelovala s jejich schopností adheze k Caco-2 buňkám.

4.3.2.Adheziny

Bernet a kol. (1993) u kmene B. breve 4 identifikovali jako látku, která zprostředkovávala vazbu k buňkám Caco-2, neznámou bílkovinu. Guglielmetti a kol. (2008) popsali u B. bifidum MIMBb75 lipoproteinový adhezin nazvaný BopA. O rok později však prokázali, že na adhezi k Caco-2 buňkám se pravděpodobně podílí i uhlovodíky a alespoň jeden typ bivalentního kationtu, který umožňuje vznik iontových vazeb (Guglielmetti a kol. 2009). Bernet a kol. (1993) u jimi hodnocených kmenů studovali závislost adheze na vápenatých iontech. Pouze u jednoho kmene B. breve potvrdili, že vazba k Caco-2 buňkám byla na těchto iontech nezávislá. U ostatních studovaných kmenů B. breve, B. longum, B. bifidum a B. infantis tuto závislost nešlo vyloučit. Nezávislost adheze na vápenatých iontech popsali také Guglielmetti a kol. (2009) u B. bifidum MIMBb75.

4.3.3.Adheze v ústní dutině

Většina produktů obsahující probiotika je určena k ústnímu podání, tyto kmeny tedy mohou teoreticky adherovat i k substrátům v ústní dutině jako jsou proteiny ve slinách, epitel nebo zde přítomné bakterie (Haukioja a kol. 2006). Haukioja a kol. (2006) sledovali adhezi probiotických kmenů B. lactis Bb12, B. longum 2C a 46 k polystyrenové mikrotitrační destičce a hydroxyapatitovým kuličkám pokrytým vrstvičkou slin a také k bukálnímu epitelu. Kmen B. lactis Bb12 se vázal na všechny tři substráty nejlépe, přesto i jeho adheze byla objektivně nízká. Ve studii Nagaoka a kol. (2008) se na mikrotitrační destičku pokrytou slinami nevázal ani jeden ze tří testovaných kmenů B. adolescentis.

4.3.4.Vliv hydrofobicity bifidobakterií na adhezi

Del Re a kol. (2000) ověřovali čtyřmi různými metodami, zda míra hydrofobicity/hydrofility kmenů B. longum souvisí s jejich schopností adheze ke střevním buňkám. Konkrétními metodami byly SAT (salt aggreggation test), IEC (ion exchange chromatography), HIC (hydrophobic interaction chromatography) a MATH (microbial adhesion to hydrocarbons). Metodami SAT, IEC a HIC zjistili, že míra hydrofobicity se mezi kmeny lišila, nebyla však úměrná schopnostem bakterií adherovat ke střevním buňkám. Metoda MATH jako jediná prokázala souvislost mezi mírou hydrofobicity a adhezí. Výjimku u této metody tvořily tři kmeny, které byly jednoznačně hydrofobní, nebyly však schopny ke střevním buňkám adherovat.

Metodu MATH použili k hodnocení hydrofobicity buněk také Pérez a kol. (1998) u kmenů B. breve, B. bifidum, B. infantis, B. adolescentis, B. longum a B. pseudolongum. Vysoká hodnota hydrofobicity souvisela se schopností adheze na sklo a tvorbou agregátů. Míra těchto schopností však nebyla hydrofobicitě přímo úměrná a u kmenů s podobnou hodnotou hydrofobicity se lišila. Adheze k Caco-2 buňkám byla podmíněna hydrofobicitou i schopností precipitovat. Na druhou stranu del Re a kol. (2000) souvislost mezi hydrofobicitou a autoagregací u kmenů B. longum nepotvrdili.

4.3.5.Tvorba biofilmu

Pérez a kol. (1998) studovali schopnost autoagregace u různých kmenů B. breve, B. bifidum, B. infantis, B. adolescentis, B. longum a B. pseudolongum. Schopnost precipitovat se mezi kmeny lišila a souvisela s jejich schopností adherovat ke střevním buňkám Caco-2. Kmeny, které k těmto buňkám adherovaly, také tvořily sraženiny. Del Re a kol. (2000) potvrdili souvislost mezi autoagregací a adhezí k Caco-2 buňkám při studiu kmenů B. longum. U třech kmenů, jež na střevní buňky adherovaly nejlépe, však tvořila agregáty pouze asi polovina populace.

Guglielmetti a kol. (2009) pozorovali u B. bifidum MIMBb75 vliv pH na autoagregaci. Míra autoagregace se při snižování pH zvyšovala a silná autoagregace se projevovala při pH nižším než 4,3. Naopak míra adheze k Caco-2 buňkám se v souvislosti s klesajícím pH zmenšovala. Toto snížení by však mohlo být způsobeno také smrtí střevních buněk při tak kyselém pH. Výše popsaný vliv pH by mohl být pro probiotikum hypoteticky výhodný. Při průchodu žaludkem by tak bakterie agregovaly, ale neadherovaly, a při dosažení střeva by se agregáty rozpadly a probiotikum by adherovalo ke střevním buňkám (Guglielmetti a kol. 2009).

Bernet a kol. (1993) pozorovali u kmene B. breve vznik biofilmu na střevních buňkách Caco-2 a HT29. Přítomnost bifidobakterií byla také detekována ve smíšeném biofilmu při kultivaci mikroorganismů tvořících střevní mikroflóru (Macfarlane a kol. 2005).

4.3.6.Extracelulární polysacharidy

Kmeny B. breve a B. bifidum produkují EPS bohaté na ramnózu (Nagaoka a kol. 1994). Salazar a kol. (2009) popsali tvorbu EPS u kmenů B. animalis, B. longum a B. pseudocatenulatum lidského původu. Ty produkovali heteropolysacharidy, které obsahovaly galaktózu a glukózu a u kmenů B. animalis a B. longum, s výjimkou jednoho, také ramnózu. Na typ EPS však mají velký vliv kultivační podmínky, a proto může být jejich složení při produkci těmito bifidobakteriemi ve střevě odlišné (Salazar a kol. 2009). Ruas-Madiedo a kol. (2009) prokázali, že žluč má pozitivní vliv na tvorbu EPS u B. animalis subsp. lactis IPLA4549.