Ürün Grupları
 Link Sepeti

 Kampanyalı Ürün

SPORCULARA Özel İndirimli KARGO DAHİL KAMPANYA Paketi

Özel Fiyat : 18,06 YTL + k.d.v
Kdv Dahil : 19,50 YTL

 Araştırmalar

Taxonomy and important features of probiotic microorganisms in food and nutrition1,2,3,4

Wilhelm H Holzapfel, Petra Haberer, Rolf Geisen, Johanna Björkroth and Ulrich Schillinger

 

The American Society for Nutrition J. Nutr. 137:838S-846S, March 2007

1 From the Institute of Hygiene and Toxicology, BFE Karlsruhe, Germany.

2 Presented at the symposium Probiotics and Prebiotics, held in Kiel, Germany, June 11–12, 1998.

3 Supported by a grant from the Finnish Academy (to JB). The molecular typing of enterococci forms was part of an EU project (FAIR CT97-3078).

4 Address reprint requests to WH Holzapfel, Institute of Hygiene and Toxicology, BFE, Haid-und-Neustrasse

ABSTRACT

Lactic acid bacteria are among the most important probiotic microorganisms typically associated with the human gastrointestinal tract. Traditionally, lactic acid bacteria have been classified on the basis of phenotypic properties, eg, morphology, mode of glucose fermentation, growth at different temperatures, lactic acid configuration, and fermentation of various carbohydrates. Studies based on comparative 16S ribosomal RNA sequencing analysis, however, showed that some taxa generated on the basis of phenotypic features do not correspond with the suggested phylogenetic relations. Thus, some species are not readily distinguishable by phenotypic characteristics. This is especially true for the so-called Lactobacillus acidophilus group, the Lactobacillus casei and Lactobacillus paracasei group, and some bifidobacteria, strains of which have been introduced in many probiotic foods, eg, the novel yogurt-like commodities. Consequently, modern molecular techniques, including polymerase chain reaction-based and other genotyping methods, have become increasingly important for species identification or for the differentiation of probiotic strains. Probiotic strains are selected for potential application on the basis of particular physiologic and functional properties, some of which may be determined in vitro. The classification and identification of a probiotic strain may give a strong indication of its typical habitat and origin. The species, or even genus name, may also indicate the strain's safety and technical applicability for use in probiotic products. Molecular typing methods such as pulsed-field gel electrophoresis, repetitive polymerase chain reaction, and restriction fragment length polymorphism are extremely valuable for specific characterization and detection of such strains selected for application as probiotics.

Key Words: Probiotic strains • lactic acid bacteria • gastrointestinal tract • functional properties • molecular typing

INTRODUCTION

A beneficial association of microorganisms on the human host was probably first suggested by Döderlein (1), who proposed that vaginal bacteria produced lactic acid from sugars to prevent or inhibit the growth of pathogenic bacteria. Such lactic acid bacteria (LAB) were also found in association with fermented milk products and were advocated for their health benefits by Metchnikoff (2) in 1908. He considered the longevity of white persons to be related to their high intake of fermented milk products. However, in contrast with present-day interpretations, Metchnikoff suggested that gut microbes were detrimental rather than beneficial to human health, although he admitted that the substitution of gut microbes by yogurt bacteria may be beneficial. In this context, LAB and their major metabolite of sugar fermentation, ie, lactic acid, were especially promoted by Metchnikoff. Early taxonomic and gut (fecal) ecology studies on LAB were conducted by Moro (3) in 1900, and by Beijerinck (4) and Cahn (5) in 1901.

Originally defined as "...microorganisms promoting the growth of other microorganisms" (6), probiotics, according to present-day interpretation, refers to viable microorganisms that promote or support a beneficial balance of the autochthonous microbial population of the gastrointestinal tract (GT). Such microorganisms may not necessarily be constant inhabitants of the GT, but they should have a "...beneficial effect on the general and health status of man and animal" (7, 8). In recent years, probiotics have been defined more precisely as "...mono- or mixed cultures of live microorganisms which, when applied to animal or man, beneficially affect the host by improving the properties of the indigenous microflora" (9). In relation to food, probiotics are considered as "viable preparations in foods or dietary supplements to improve the health of humans and animals" (10). According to these definitions, an impressive number of microbial species and genera are considered as probiotics (Table 1 ). However, only those strains classified as LAB are considered of importance in regard to food and nutrition and thus are the strains that will be addressed in this article.

PHYSIOLOGIC PROPERTIES OF LACTIC ACID BACTERIA, THEIR HABITATS, AND MODERN TAXONOMY

LAB are gram-positive, nonsporing, catalase-negative organisms that are devoid of cytochromes and of nonaerobic habit but are aerotolerant, fastidious, acid-tolerant, and strictly fermentative; lactic acid is the major end product of sugar fermentation (12). However, exceptions from this general description do occur because some species can form catalase or cytochromes on media containing hematin or related compounds (13–15). The production of a nonheme catalase, called pseudocatalase, by some lactobacilli can also cause some confusion in the identification LAB (16).

In an early approach, Orla-Jensen (17) subdivided LAB into the genera Betabacterium, Thermobacterium, Streptobacterium, Streptococcus, Betacoccus, Tetracoccus, and Microbacterium on the basis of their morphologic and phenotypic features (Table 2 ). Today, only the name Streptococcus is still valid, whereas Enterococcus, Lactococcus, and Vagococcus have been separated from the original genus Streptococcus (18, 19). With the exception of Streptococcus thermophilus, this genus represents mainly pathogenic streptococci, compared with the technically important Lactococcus sp., which are generally considered to be nonpathogenic and safe, and the Enterococcus sp., some strains of which may be involved in opportunistic infections, some strains that are considered to play some role in food fermentations, and some strains that act as commensals in the GT. Taxonomy of other LAB genera has also undergone considerable changes since the time of Orla-Jensen, resulting in the genera listed in Table 2 . Such taxonomic knowledge of a strain may therefore give an indication of the strain's origin, habitat, and physiology, and have important consequences for the selection of novel strains for application in food fermentation or for use as a probiotic.

Although Lactobcillus acidophilus, which is one of the most important probiotic species, is phenotypically difficult to assess, its heterogeneity was recognized in the 1960s by Lerche and Reuter (20), who suggested 4 different biotypes of the species. DNA-DNA hybridization studies reported in 1980 (21, 22) confirmed this heterogeneity, suggesting the existence of 6 different homology groups (Table 3 ). As a consequence, only strains belonging to the homology group that showed a high degree of DNA relatedness with L. acidophilus remained in this species, whereas members of the other homology groups were classified as separate species, ie, Lactobacillus amylovorus, Lactobacillus gallinarum, Lactobacillus crispatus, Lactobacillus gasseri, and Lactobacillus johnsonii. Although these are regarded as a separate species, they are closely related and have been suggested as belonging to one phylogenetic group or branch (23, 24) (Figure 1 ). Exact identification of members of the L. acidophilus group may also give an indication to the origin or typical host of a species (Table 3 ).


 


View larger version (15K):
[in this window]
[in a new window]
 

FIGURE 1. Relative phylogenetic relations of members of the Lactobacillus acidophilus group on the basis of comparative 16S rRNA sequence analysis (mol% guanine plus cytosine of the DNA). Adapted from references 23 and 24.

 

 
Relevant Bifidobacterium sp. that act as probiotics (Table 1 ) are generally strict anaerobes and are difficult to cultivate in milk or other food substrates. The most important species may be distinguished to some degree by relatively simple phenotypic criteria, ie, the fermentation of the sugars and sugar alcohols. L-arabinose, D-xylose, D-mannose, salicin, D-mannitol, D-sorbitol, and D-melezitose may serve as key characteristics (25). Analysis of the cell wall peptidoglycan composition was found particularly suitable for the identification of Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, and Bifidobacterium suis (26). Using genomic methods, however, Bonaparte (26) could show that most strains isolated from probiotic dairy products in Germany belonged to Bifidobacterium animalis.

The phylogeny of bacteria must be based on the comparison of highly conserved molecules that are present in all microorganisms. Therefore, genes encoding ribosomal RNA (rRNA), comprising conserved and variable domains, are chosen for phylogenetic studies. Comparing the sequence of rRNA is currently considered to be the most powerful and accurate technique for determining the degree of phylogenetic relation of microorganisms (27). Initially, DNA-rRNA hybridizations or rRNA cataloging methods were used for this purpose (12, 28). Advances in molecular biological techniques enabled sequencing of long stretches of rRNA, first by the use of reverse transcriptase and later by direct polymerase chain reaction (PCR) sequencing of 16S or 23S rDNA molecules, which resulted in large sequence databases. On the basis of the available information on 16S/23S rRNA sequences, phylogenetic trees or dendrograms were created. All gram-positive bacteria cluster in 2 of the 17 eubacterial phyla, which coincide with their DNA base composition (23, 24). Practically all organisms used in probiotic foods or food supplements are representatives of the genera Lactobacillus, Enterococcus, or Bifidobacterium. The genus Bifidobacterium shares some phenotypic features with typical LAB but traditionally and also for practical purposes, bifidobacteria are still considered to form part of the LAB. Phylogenetically distinct, bifidobacteria exhibit a relatively high guanine plus cytosine (G + C) content of 55–67 mol% in the DNA and form part of the so-called Actinomycetes branch. The "true" LAB form part of the so-called Clostridium branch, which is characterized by a G + C content of <55 mol% in the DNA (23, 24). The phylogenetic relation of the different genera of "true" LAB are shown in Figure 2 and are based on the comparison of 16S rRNA sequences. Carnobacterium, Enterococcus, Vagococcus, Aerococcus, Tetragenococcus, and the newly described genus Lactosphaera are related more closely to each other than to any other LAB. Lactococcus and Streptococcus appear to be relatively closely related, whereas Lactobacillus is phylogenetically diverse. 16S rRNA sequencing data showed that Lactobacillus and Pediococcus are phylogenetically intermixed as 5 species of a Pediococcus cluster with 32 homo- and heterofermentative Lactobacillus spp. in the so-called Casei and Pediococcus group (29). 16S rRNA sequence data of pediococci and lactobacilli clearly indicate that the taxa generated on the basis of phenotypic properties, such as cell morphology and fermentation type, do not correspond with the phylogenetic branching. As a consequence, certain species of LAB may have to be reclassified. The challenge for taxonomists is to find easily determinable characters that correlate with the phylogenetically based grouping. This has become an increasingly important issue with respect to species nomenclature and the typing and characterization of new probiotic strains.


 


View larger version (20K):
[in this window]
[in a new window]
 

FIGURE 2. Consensus tree, based on comparative sequence analysis of 16S rRNA, showing major phylogenetic groups of lactic acid bacteria with low mol% guanine plus cytosine in the DNA and the nonrelated gram-positive genera Bifidobacterium and Propionibacterium. Adapted from references 23 and 24.

 

 

 

SELECTION OF PROBIOTIC STRAINS

LAB are associated with habitats that are rich in nutrients, such as various food products and plant materials. They can be found in soil, water, manure, sewage, and silage and can ferment or spoil food. Particular LAB are inhabitants of the human oral cavity, the intestinal tract, and the vagina, and may have a beneficial influence on these human ecosystems. They may therefore also be candidates for application as probiotics. Against this background, Reuter and Lerche (20, 30–32) comprehensively studied the lactobacilli typically associated with the human GT. On the basis of their precise and well-documented observations (Table 4 ), it can be assumed that homofermentative lactobacilli that are typical of the human host are represented by 3 groups: 1) the L. acidophilus group, involving strains that are recognized today as L. acidophilus, L. gasseri, L. crispatus, and L. johnsonii; 2) Lactobacillus salivarius; and 3) the Lactobacillus casei group, involving strains of paracasei and Lactobacillus rhamnosus. In addition, Reuter and Lerche identified some heterofermentative lactobacilli as part of the normal microbial population of the human GT, which include mainly Lactobacillus reuteri and, to a lesser extent, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus oris, and Lactobacillus vaginalis.

 

APPLICATION OF TYPICAL STRAINS IN COMMERCIAL PRODUCTS

Food products or supplements and pharmaceutical preparations containing viable probiotic strains are supplied on the market either as fermented food commodities or in lyophilized form. Among the yogurt-type products (33, 11), strains of L. acidophilus (including the related species L. crispatus and L. johnsonii), L. casei and L. paracasei, and Bifidobacterium spp. predominate (Table 5 ). Strains with probably the longest history of proved health benefits and safe use are the L. casei Shirota strain and some strains of the L. acidophilus group. The functional properties and safety of particular strains of L. casei, L. rhamnosus, L. acidophilus, and L. johnsonii have been extensively studied and well documented (Table 6 ).

 

Because of lactase deficiency, a large proportion of the world's adult population suffers from symptoms such as flatulence, abdominal pain, and diarrhea. Lactose-intolerant people may consume milk products without adverse symptoms if high concentrations of lactase are present in the product. Classical starter culture bacteria are well adapted to the milk substrate and may ferment lactose more effectively than do most probiotic strains. Their sensitivity to intestinal conditions, eg, high bile salt concentrations, seems to result in permeabilization and the release of intracellular lactase (34). With respect to probiotic strains, this hypothesis still seems to be controversial (35, 36). Strain-specific effects of probiotic lactic cultures on the human immune system and on diarrhea are well documented, eg, for counteracting rotavirus- or antibiotic-associated diarrhea, examples of which are the Lactobacillus GG strain of L. rhamnosus and the Shirota strain of L. casei (L. paracasei) (37, 38). To understand the underlying mechanisms, continued research is focusing on adhesive and immunomodulating properties of effective strains (39–43). Although published criteria for the selection of new strains are provisional, research data on particular LAB strains as immunomodulators and oral vaccine vectors contribute to the rapidly increasing knowledge in this area (44–46).

Research on immune stimulation and modulation coincides partly with the focus on cancer prevention by probiotic cultures. Antiproliferative effects and antigenotoxic and antimutagenic activities are documented; to some extent, these also seem to be species and strain specific (47–49). Fecal enzymes [eg, ß-glucuronidase (EC 3.2.1.31) and azobenzene reductase (EC 1.6.6.7)] related to colon carcinogenesis were found to be reduced by particular strains, eg, L. GG (50), but more strain-specific studies are still required.

The potential of probiotic cultures to reduce serum cholesterol concentrations is still a matter of debate with respect to underlying mechanisms. This property, however, seems to be specific for strains with a high-bile-salt hydrolytic activity (51).

The steady increase in the range of probiotic food products, including nondairy products, (eg, fermented meats and vegetable and fruit juices), has opened new questions and challenges with regard to the typing and description of strains selected for application.

 

 

MOLECULAR TYPING OF PROBIOTIC STRAINS

DNA-based typing methods
Many different genotyping techniques may be applied to LAB as tools for either species identification or differentiation of strains to the clonal level. The major advantages of these DNA-based typing methods lie in their discriminatory power (52) and in their universal applicability. Closely related strains with similar phenotypic features may now reliably be distinguished by DNA-based techniques. Molecular typing methods applicable to probiotic LAB include plasmid profiling, restriction enzyme analysis (REA), pulse-field gel electrophoresis (PFGE), randomly amplified polymorphic DNA (RAPD), and ribotyping.

Plasmid profiling
For LAB, plasmid profiling was formerly considered suitable for the typing of individual strains within a species. However, as a result of the instability of extrachromosomal DNA, methods that use chromosomal DNA, are superior to this technique and have become more popular (53).

Restriction enzyme analysis
REA involves the digestion of chromosomal DNA with restriction endonucleases. The fragments obtained are usually separated in an agarose gel with use of conventional electrophoresis. This results in a complex banding pattern with fragments sized between 1000 and 20000 bp. The complexity of the banding pattern makes visual evaluation difficult and necessitates the use of computer-aided multivariate analysis (54). The selection of an appropriate restriction enzyme or a set of enzymes is important for obtaining revealing patterns. REA was applied successfully to differentiate between strains of L. acidophilus (55), L. casei and L. rhamnosus (56), and L. reuteri (56, 57).

Pulse-field gel electrophoresis
A modification of the genomic DNA restriction analysis became known as PFGE. This type of electrophoresis involves periodically changing the orientation of the electric field, thereby enabling the separation of high-molecular-weight fragments. PFGE allows the use of rare-cutting restriction endonucleases, which generates a low number of fragments, resulting in a banding pattern that is easy to interpret. This type of DNA fingerprint typically consists of 5 to 20 large well-resolved fragments ranging in size from 10 to 800 kb. It is a highly discriminatory and reproducible method and has been used to differentiate strains of important probiotic bacteria, such as bifidobacteria (58), L. casei (59), and L. acidophilus (55). It usually enables the differentiation between different clones of a particular species. Gordillo et al (60), for example, compared ribotyping with PFGE to differentiate strains of Enterococcus faecalis. With ribotyping, they could identify 7 patterns compared with 25 patterns with PFGE. Because of its high discriminatory power, PFGE enables intraspecies differentiation between probiotic and clinical strains of enterococci (61, 62). An example of the discriminatory power is shown in Figure 3 . Three different strains of E. faecalis and Enterococcus faecium, together with 6 enterococcal-type strains, were subjected to PFGE. Each of the patterns generated was distinct from the others and clearly distinguished the strains that were analyzed. PFGE is now considered to be the standard for epidemiologic studies involving enterococci. A dendrogram based on SmaI PFGE patterns (Figure 4 ) suggested the applicability of PFGE for intraspecies differentiation of Enterococcus strains.


 


View larger version (142K):
[in this window]
[in a new window]
 

FIGURE 3. SmaI restriction endonuclease patterns obtained by pulse-field gel electrophoresis. Lanes 1–3: Enterococcus faecium strains; lanes 4 and 11: lambda concatemer as a size marker; lane 5: E. faecium LMG 11423T; lane 6: Enterococcus durans LMG 10746T; lane 7: Enterococcus hirae LMG 6399T; lane 8: Enterococcus casseliflavus LMG 10745T; lane 9: Enterococcus gallinarum LMG 13129T; lane 10: Enterococcus faecalis LMG 7937T; lanes 12–14: isolates of E. faecalis.

 

 

 


View larger version (7K):
[in this window]
[in a new window]
 

FIGURE 4. Similarities between the SmaI pulsed-field gel electrophoresis patterns. Dice coefficient correlation and unweighted pair group method with arithmatic mean clustering were used for the numerical analysis.

 

 
Ribotyping
With ribotyping, rRNA restriction patterns are created by hybridization with a 23S and 16S rRNA gene probe. Digestion of chromosomal DNA and agarose electrophoresis are followed by southern blotting, by which the DNA is transferred to a membrane for hybridization. In general, the fingerprint patterns are more stable and more easily interpretable than are those obtained by REA (54). Another advantage lies in the high reproducibility of this method and in the possibility of using a universal probe for all species because of the similarity of ribosomal genes (62, 63). Ribotyping has been used with some success to study the diversity of strains of L. reuteri and L. fermentum isolated from the mouse ileum (64) and to characterize strains of different Lactobacillus species (55, 65). However, ribotyping, shows high discriminatory power at the species level rather than on the strain level. For example, fresh isolates from the urogenital tract were reliably identified by ribotyping (66). The choice of a suitable restriction enzyme is important and different ribopatterns may be obtained by using different restriction enzymes. For differentiation of Lactobacillus sake strains, Björkroth and Korkeala (67) found EcoRI, HindIII, and ClaI to give the best results among 11 different restriction enzymes. An example of results obtained by ribotyping of different E. faecalis strains is shown in Figure 5 .


 


View larger version (145K):
[in this window]
[in a new window]
 

FIGURE 5. rRNA gene restriction patterns obtained by using HINDIII restriction endonuclease. Lanes 1 and 8: lambda HINDIII digest used as molecular weight marker; lanes 2–7: typical HINDIII ribopatterns of Enterococcus feacalis isolates, showing differences between strains.

 

 
Randomly amplified polymorphic DNA
Randomly amplified polymorphic DNA is a simple and rapid method and is also based on the PCR. In the PCR reaction, short primers of random sequences are used under low-stringency annealing conditions, which results in the amplification of randomly sized DNA fragments. The reproducibility of RAPD patterns, however, is occasionally poor and the method needs to be performed under carefully controlled conditions. RAPD profiling has been successfully applied to distinguish between strains of Bifidobacterium (58) and between strains of the L. acidophilus group (68). A multiplex RAPD-PCR using a combination of two 10 mer primers in a single PCR reaction enabled differentiation of Lactobacillus strains from the GT of mice (69).

Oligonucleotide probes complementary to rRNA gene targets can be applied for in situ detection of bacteria in mixed populations, eg, species of potentially probiotic lactobacilli (62, 70–72), enterococci (72), and bifidobacteria (73). For example, genus-specific 16S rRNA hybridization probes were also developed for in situ detection of bifidobacteria in human feces (74), and chromosomal typing (ie, chromotyping) enabled differentiation among ribotype A strains of L. rhamnosus (66).

Other newly developed techniques for molecular typing, which include PCR-ribotyping, amplified DNA restriction analysis, rep-PCR, and restriction or amplified fragment length polymorphism, offer high sensitivity and discriminatory power for the identification and differentiation of probiotic microorganisms.

CONCLUSIONS

Realizing the complexity of the present market situation, it is clear that the identification of microorganisms at only the species level would no longer provide the transparency required by the consumer, by responsible scientists, and by industry and legislative bodies. It is a well-established fact that species, and even genus designation, may give a strong indication of typical habitats and the possible origin of an organism (Table 3 ). In addition, as indicated above, the generally accepted safety and technical applicability of a species, and especially of "new" strains, may be indicated strongly by the species or even the genus to which it belongs (Table 1 ). Furthermore, strains selected for their particular functional properties have to be clearly characterized below the species level, which is also in the interest of the manufacturer, especially after high investments in screening and selection procedures and in clinical studies. Molecular fingerprinting methods provide reliable and highly discriminatory solutions to these challenges.

In contrast with traditional starter cultures, eg, fermented milk products, long-term experience does not exist for most probiotic strains on the market. Legislative bodies and governmental control organs require exact indications of the properties and typing of strains applied in new products.

In Germany, species such as L. rhamnosus, E. faecium, and E. faecalis have been grouped into risk group 2, ie, potential pathogens. The investigators responsible for this classification, however, concede that strains of these species with a documented safe history may belong to a risk group 1 (ie, species constituting no risk). Such strains that have found application in food fermentations or certain probiotic products for a long time are considered as safe. The differentiation of these strains from those of a clinical, environmental, or animal origin poses a special challenge that may be solved by modern molecular typing techniques such as PFGE and PCR.

REFERENCES

  1. Döderlein A. Das Scheidensekret und seine Bedeutung für das Puerperalfieber. (The vaginal transsudate and its significance for childbed fever.) Centralblatt für Bacteriologie 1892;11:699–700 (in German).
  1. Metchnikoff E. Prolongation of life. New York: Putnam, 1908.
  1. Moro E. Über den Bacillus acidophilus n. spec. Ein Beitrag zur Kenntnis der normalen Darmbacterien des Säuglings (Bacillus acidophilus n. spec. A contribution to the knowledge of the normal intestinal bacteria of infants.) Jahrbuch für Kinderheilkunde 1900;52:38–55 (in German).
  1. Beijerinck MW. Sur les ferments de lactique de l'industrie (Lactic acid bacteria of the industry.) Arch Néerland des Sciences Extractes et Naturelles.1901;6:212–43 (in French).
  1. Cahn DR. Über die nach Gram färbbaren Bacillen des Säulingsstuhles (Bacilli of infant stools stainable according to Gram.) Centralblatt für Bakteriologie I. Abteilung Originale 1901;30:721–6 (in German).
  1. Lilly DM, Stillwell RH. Probiotics: growth promoting factors produced by microorganisms. Science 1965;147:747–8.[Abstract/Free Full Text]
  1. Parker RB. Probiotics, the other half of the antibiotic story. Anim Nutr Health 1974;29:4–8.
  1. Fuller R. Probiotics in man and animals. J Appl Bacteriol 1989;66:365–78.[Medline]
  1. Havenaar R, Ten Brink B, Huis in't Veld JHJ. Selection of strains for probiotic use. In: Fuller R, ed. Probiotics: the scientific basis. London: Chapman and Hall, 1992:209–24.
  1. Salminen S, Deighton MA, Benno Y, Gorbach SL. Lactic acid bacteria in health and disease. In: Salminen S, Von Wright A, eds. Lactic acid bacteria: microbiology and functional aspects, 2nd ed. New York: Marcel Dekker Inc, 1998:211–53.
  1. Holzapfel WH, Haberer P, Snel J, Schillinger U, Huis in't Veld JHJ. Overview of gut flora and probiotics. Int J Food Microbiol 1998; 41:85–101.[Medline]
  1. Axelsson L. Lactic acid bacteria: classification and physiology. In: Salminen S, Von Wright A, eds. Lactic acid bacteria: microbiology and functional aspects. 2nd ed. New York: Marcel Dekker Inc, 1998:1–72.
  1. Whittenbury R. Hydrogen peroxide formation and catalase activity in the lactic acid bacteria. J Gen Microbiol 1964;35:13–26.[Medline]
  1. Wolf G, Strahl A, Meisel J, Hammes WP. Heme-dependent catalase activity of lactobacilli. Int J Food Microbiol 1991;12:133–40.[Medline]
  1. Meisel J, Wolf G, Hammes WP. Heme-dependent cytochrome formation in Lactobacillus maltaromicus. Syst Appl Microbiol 1994; 17:20–3.
  1. Engesser DM, Hammes WP. Non-heme catalase activity of lactic acid bacteria. Syst Appl Microbiol 1994;79:763–76.
  1. Orla-Jensen S. The lactic acid bacteria. Copenhagen: Anhr Fred Host and Son, 1919.
  1. Schleifer KH, Kilpper-Bälz R. Transfer of Streptococcus faecalis and Streptococcus faecium to the genus Enterococcus nom rev as Enterococcus faecalis comb nov and Enterococcus faecium comb nov Int J Syst Bacteriol 1984;34:31–4.
  1. Collins MD, Ash C, Farrow JAE, Wallbanks S, Williams AM. 16S ribosomal ribonucleic acid sequence analysis of lactococci and related taxa. Description of Vagococcus fluvialis gen nov, sp. nov. J Appl Bacteriol 1989;67:453–60.[Medline]
  1. Lerche M, Reuter G. Das Vorkommen aerob wachsender gram-positiver Stäbchen des Genus Lactobacillus Beijerinck im Darminhalt erwachsener Menschen. (Occurrence of aerobic Gram-positive rods of the genus Lactobacillus Beijerinck in the intestinal contents of adult humans.) Zentralblatt für Bakteriologie I. Abteilung Originale 1962;185:446–81 (in German).
  1. Johnson JL, Phelps CF, Cummins CS, London J, Gasser F. Taxonomy of the Lactobacillus acidophilus group. Int J Syst Bacteriol 1980;30:53–68.
  1. Lauer E, Helming C, Kandler O. Heterogeneity of the species Lactobacillus acidophilus (Moro) Hansen and Moquot as revealed by biochemical characteristics and DNA-DNA hybridisation. Zentralblatt für Bakteriologie und Hygiene I. Abteilung Originale 1980; C1:150–68.
  1. Schleifer KH, Ludwig W. Phylogeny of the genus Lactobacillus and related genera. Syst Appl Microbiol 1995;18:461–7.
  1. Schleifer KH, Ludwig W. Phylogenetic relationships of lactic acid bacteria. In: Wood BJB, Holzapfel WH, eds. The genera of lactic acid bacteria. London: Chapman and Hall, 1995:7–18.
  1. Klein G, Pack A, Bonaparte C, Reuter G. Taxonomy and physiology of probiotic lactic acid bacteria. Int J Food Microbiol 1998;41:103–25.[Medline]
  1. Bonaparte C. Selective isolation and taxonomic position of bifidobacteria isolated from commercial fermented dairy products in central Europe. Dissertation. Technische Universität, Berlin, 1997.
  1. Woese CR. Bacterial evolution. Microbiol Rev 1987;51:221–71.[Free Full Text]
  1. Pot B, Coenye T, Kersters K. The taxonomy of microorganisms used as probiotics with special focus on enterococci, lactococci, and lactobacilli. Microecol Ther 1997;26:11–25.
  1. Collins MD, Rodrigues U, Ash C, et al. Phylogenetic analysis of the genus Lactobacillus and related lactic acid bacteria as determined by reverse transcriptase sequencing of 16S rRNA. FEMS Microbiol Lett 1991;77:5–12.
  1. Reuter G. Das Vorkommen von Laktobazillen in Lebensmitteln und ihr Verhalten im menschlichen Intestinaltrakt. (Occurrence of lactobacilli in food and their behaviour in the human intestinal tract.) Zentralblatt für Bakteriologie und Hygiene I. Abteilung Originale A 1965;197:468–87 (in German).
  1. Reuter G. Untersuchungen über die Zusammensetzung und Beeinflußbarkeit der menschlichen Magen- und Darmflora unter besonderer Berücksichtigung der Laktobazillen (Studies of composition and influencability of the human gastric and intestinal flora, especially lactobacilli.) Ernährungsforschung 1965;10:429–35 (in German).
  1. Reuter G. Zusammensetzung und Anwendung von Bakterienkulturen für therapeutische Zwecke. (Composition and use of bacterial cultures for therapeutical purposes.) Arzneimittelforschung Drug Research 1969;50:951–4 (in German).
  1. Holzapfel WH, Schillinger U, Du Toit M, Dicks L. Systematics of probiotic lactic acid bacteria. Microecol Chemother 1997;26:1–10.
  1. Sanders ME. Lactic acid bacteria as promotors of human health. In: Goldberg I, ed. Functional foods: designer foods, pharmafoods, nutraceuticals. New York: Chapman & Hall, 1994:294–322.
  1. Sieber R, Stransky M, de Vrese M. Lactose intolerance and consumption of milk and milk products. Z Ernahrungswiss 1997;36:375–93.[Medline]
  1. Hove H, Nordgaard-Andersen I, Mortensen PB. Effect of lactic acid bacteria on the intestinal production of lactate and short-chain fatty acids, and the absorption of lactose. Am J Clin Nutr 1994;59:74–9.[Abstract/Free Full Text]
  1. Salminen S. Functional dairy foods with Lactobacillus strain GG. Nutr Rev 1996;54:99–101.
  1. Salminen S, Isolauri E, Salminen E. Clinical uses of probiotics for stabilizing the gut mucosal barrier: successful strains for future challenges. Antonie Van Leeuwenhoek 1996;70:347–58.[Medline]
  1. Salminen S, Tuomola EM. Adhesion of some probiotic and dairy Lactobacillus strains to Caco-2 cell cultures. Int J Food Microbiol 1998;41:45–51.[Medline]
  1. Greene JD, Klaenhammer TR. Factors involved in adherence of lactobacilli to human Caco-2 cells. Appl Environ Microbiol 1994; 60:4487–94.[Abstract/Free Full Text]
  1. Bernet MF, Brassart D, Neeser JR, Servin AL. Adhesion of human bifidobacterial strains to cultured human intestinal epithelial cells and inhibition of enteropathogen-cell interactions. Appl Environ Microbiol 1993;59:4121–8.[Abstract/Free Full Text]
  1. Schiffrin EJ, Brassart D, Servin AL, Rochat F, Donnet-Hughes A. Immune modulation of blood leukocytes in humans by lactic acid bacteria: criteria for strain selection. Am J Clin Nutr 1997;66:515S–20S.
  1. Perdigon G, Alvarez S, Rachid M, Aguero G. Gobbato immune system stimulation by probiotics. J Dairy Sci 1995;78:1597–606.[Abstract]
  1. Pouwels PH, Leer RJ, Shaw M, et al. Lactic acid bacteria as antigen delivery vehicles for oral immunization purposes. Int J Food Microbiol 1998;41:155–7.[Medline]
  1. Claassen E, Van Winsen R, Posno M, Boersma WJ. New and safe "oral" live vaccines based on lactobacillus. Adv Exp Med Biol 1995;371B:1553–8.
  1. Wells JM, Robinson K, Chamberlain LM, Schofield KM, Le Page RW. Lactic acid bacteria as vaccine delivery vehicles. Antonie Van Leeuwenhoek 1996;79:317–30.
  1. Pool-Zobel BL, Münzner R, Holzapfel WH. Antigenotoxic properties of lactic acid bacteria in the Salmonella typhimurium mutagenic assay. Nutr Cancer 1993;20:261–70.[Medline]
  1. Pool-Zobel BL, Bertram B, Knoll M, et al. Antigenotoxic properties of lactic acid bacteria in vivo in the gastro-intestinal tract of rats. Nutr Cancer 1993;20:271–80.[Medline]
  1. Rafter JJ. The role of lactic acid bacteria in colon cancer prevention. Scand J Gastroenterol 1995;30:497–502.[Medline]
  1. Goldin BR, Swenson L, Dwyer J, Sexton M, Gorbach SL. Effect of diet and Lactobacillus acidophilus supplements on human faecal bacterial enzymes. J Natl Cancer Inst 1980;64:255–61.
  1. Du Toit M, Franz CMAP, Dicks LMT, et al. Characterisation and selection of probiotic lactobacilli for a preliminary minipig feeding trial and their effects on serum cholesterol levels, faeces pH and faeces moisture content. Int J Food Microbiol 1998;40:93–104.[Medline]
  1. Farber JM. An introduction to the hows and whys of molecular typing. J Food Prot 1996;59:1091–101.
  1. Duffner F, O'Connell M. Comparative evaluation of plasmid profiling and ribotyping in the analysis of Lactobacillus plantarum strain heterogeneity in silage. J Appl Bacteriol 1995;78:20–7.
  1. Charteris WP, Kelly PM, Morelli L, Collins JK. Selective detection, enumeration and identification of potentially probiotic Lactobacillus and Bifidobacterium species in mixed bacterial populations. Int J Food Microbiol 1997;35:1–27.[Medline]
  1. Roussel Y, Colmin C, Simonet JM, Decaris B. Strain characterization, genome size and plasmid content in the Lactobacillus acidophilus group (Hansen and Mocquot). J Appl Bacteriol 1993;74:549–56.[Medline]
  1. Ahrné S, Molin G. Restriction endonuclease analysis of total chromosomal DNA of Lactobacillus. Microecol Ther 1997;26:27–30.
  1. Stahl M, Molin G. Classification of Lactobacillus reuteri by restriction endonuclease analysis of chromosomal DNA. Int J Syst Bacteriol 1994;44:9–14.
  1. Roy D, Ward P, Champagne G. Differentiation of bifidobacteria by use of pulsed-field gel electrophoresis and polymerase chain reaction. Int J Food Microbiol 1996;29:11–29.[Medline]
  1. Ferrero M, Cesena C, Morelli L, Scolari G, Vescovo M. Molecular characterization of Lactobacillus casei strains. FEMS Microbiol Lett 1996;140:215–9.
  1. Gordillo ME, Singh KV, Murray BE. Comparison of ribotyping and pulsed-field gel electrophoresis for subspecies differentiation of strains of Enterococcus faecalis. J Clin Microbiol 1993;31:1570–4.[Abstract/Free Full Text]
  1. Piehl I, Bülte M, Reuter G. Pulsfeld-Gelelektroforese zur Feindifferenzierung von Mikroorganismen—ein Beitrag zur Charakterisierung von Probiotika-Stämmen. (Pulsed-field gel electrophoresis for the fine differentiation of microorganisms—a contribution to the characterization of probiotic strains.) In: Proc 36th Arbeitstagung des Arbeitsgebietes "Lebensmittelhygiene," vol 2, Gießen: Deutsche Veterinärmedizinische. (Proceedings of the 36th workshop on "food hygiene." Vol 2. Giessen, of the German Society of Veterinary Medicine.) Gesellschaft eV 1995:226–33 (in German).
  1. Pot B, Hertel C, Ludwig W, Descheemaker P, Kersters K, Schleifer K-H. Identification and classification of Lactobacillus acidophilus, L. gasseri and L. johnsonii strains by SDS PAGE and rRNA-targeted oligonucleotide probe hybridisation. J Gen Microbiol 1993;139:513–7.[Medline]
  1. Grimont F, Grimont PDA. Ribosomal ribonucleic acid gene restriction as potential taxonomic tools. Ann Inst Pasteur Microbiol 1986;137B:165–75.
  1. Ning W, Mackie RI, Gaskins HR. Biotype and ribotype diversity among Lactobacillus isolates from mouse ileum. Syst Appl Microbiol 1997;20:423–31.
  1. Rodtong S, Tannock GW. Differentiation of Lactobacillus strains by ribotyping. Appl Environ Microbiol 1993;59:3480–4.[Abstract/Free Full Text]
  1. Zhong W, Millsap K, Bialkowska-Hobrzanska H, Reid G. Differentiation of Lactobacillus species by molecular typing. Appl Environ Microbiol 1998;64:2418–23.[Abstract/Free Full Text]
  1. Björkroth J, Korkeala H. rRNA gene restriction patterns as a characterisation tool for Lactobacillus sake producing ropy slime. Int J Food Microbiol 1996;30:293–302.[Medline]
  1. Du Plessis EM, Dicks LMT. Evaluation of random amplified polymorphic DNA (RAPD)-PCR as a method to differentiate Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus crispatus, Lactobacillus amylovorus, Lactobacillus gallinarum, Lactobacillus gasseri, and Lactobacillus johnsonii. Curr Microbiol 1995;31:114–8.[Medline]
  1. Daud Khaled AK, Neilan BA, Henriksson A, Conway PL. Identification and phylogenetic analysis of Lactobacillus using multiplex RAPD-PCR. FEMS Microbiol Lett 1997;153:191–7.[Medline]
  1. Hensiek R, Krupp G, Stackebrandt E. Development of diagnostic oligonucleotide probes for four Lactobacillus species occurring in the intestinal tract. Syst Appl Microbiol 1992;15:123–8.
  1. Hertel C, Ludwig W, Pot B, Kersters K, Schleifer K-H. Differentiation of lactobacilli occurring in fermented milk products by using oligonucleotide probes and electrophoresis protein profiles. Syst Appl Microbiol 1993;16:463–7.
  1. Betzl D, Ludwig W, Schleifer K-H. Identification of lactococci and enterococci by colony hybridisation with 23S rRNA-targeted oligonucleotide probes. Appl Environ Microbiol 1990;56:2927–9.[Abstract/Free Full Text]
  1. Frothingham R, Duncan AJ, Wilson KH. Ribosomal DNA sequences of bifidobacteria: implications for sequence-based identification of the human colonic flora. Microbiol Ecology Health Dis 1993; 6:23–7.
  1. Langendijk PS, Schut F, Jansen GJ, et al. Quantitative fluorescence in situ hybridisation of Bifidobacterium sp. with genus-specific 16S rRNA-targeted probes and its application in faecal samples. Appl Environ Microbiol 1995;61:3069–75.[Abstract]
  1. Mitsuoka T. Intestinal flora and aging. Nutr Rev 1992;50:438–46.[Medline]

 

Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Dergisi

2006, Cilt 49, Sayı 2, Sayfa(lar) 128-148

Pro-, Pre- ve Sinbiyotikler

Turgay Coşkun

Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Pediatri Profesörü

Anahtar Kelimeler: probiyotikler, prebiyotikler, sinbiyotikler, bağırsak florası, sağlık,allerji, immünite, ishal, kanser, ürogenital sistem enfeksiyonları, serum kolesterol düzeyi, enflamatuvar bağırsak hastalıkları, probiotics, prebiotics, synbiotics, intestinal flora, health, allergy, immunity, diarrhea, cancer, urogenital infections, serum cholesterol, inflammatory bowel disease

 

Özet

 

Probiyotikler, konakçının bağırsak florasını düzenleyerek ve immün sistemini uyararak sağlığını olumlu yönde etkileyen canlı mikroorganizma desteği olarak tanımlanabilir. Organizmalar, besinlerin saklanmasında ve alkol üretiminde fermentasyon amaçlı olarak uzun yıllar kullanılmasına karşın, ancak son yıllarda bilim adamlarının ilgisini çekmeye başlamıştır. Probiyotik olarak kullanılan mikroorganizmalar çoğunlukla Laktobasil ve Bifidobakteri grubundandır. Probiyotiklerin sağlığımız üzerindeki olumlu etkileri arasında rotavirus ishallerinin süresinin kısaltılması, laktoz intoleransı semptom ve bulgularının hafifletilmesi, atopik bünyeli bireylerde allerji riskinin azaltılması, çeşitli organ kanserlerinin önlenmesi, serum kolesterol düzeylerinin düşürülmesi, ürogenital enfeksiyonların önlenmesi, bazı besin ögelerinin biyolojik yararlılığının arttırılması ve vücutta sentezlenmesi sayılabilir. Probiyotik mikroorganizmalar bu yararlı etkilerini ortaya koyabilmek için bağırsak duvarına tutunma ve lümende bulunan besin maddelerinin tüketimi için patojen mikroorganizmalar ile yarışır (yarışmacı dışlama), antimikrobiyal özellikte maddeler üretir ve bağırsak mukozası ile ilişkili immün işlevleri düzenler. Probiyotiklerin vücudun değişik kısımlarındaki olumlu etkileri bakteri suşuna özgü olduğundan, hangi bakterinin hangi organ hastalığında etkili olduğunun belirlenmesine gereksinim vardır. Prebiyotikler ise bağırsaklarda sınırlı sayıda yararlı mikroorganizmanın çoğalma veya aktivitesini arttıran ve sindirilmeyen oligosakkaritlerdir. İyi bilinen prebiyotik moleküller arasında frukto-oligosakkaritler, galakto-oligosakkaritler, inülin, oligofruktoz, ksilooligosakkaritler, asidik oligosakkaritler ve sindirime dirençli nişasta sayılabilir. Kalın bağırsaklarda prebiyotiklerin flora bakterileri enzimlerince fermentasyonu sonucu kısa zincirli yağ asitleri (asetat, bütirat ve propiyonat) açığa çıkar. Kısa zincirli yağ asitleri bağırsak bütünlüğünün korunması, işlevleri, bağırsak ilişkili immün sistemin düzenlenmesi, bağırsaklardan kalsiyum ve magnezyum emilimi ve normal serum kolesterol düzeylerinin sürdürülmesi için gereklidir. Fermentasyon reaksiyonu ürünleri hem yararlı mikroorganizmalar ve hem de bağırsak epitel hücreleri tarafından enerji kaynağı olarak da kullanılır. Sinbiyotikler, probiyotik ve prebiyotikleri birlikte bulunduran besin desteğidir. Prebiyotikler, vücuda yararlı mikroorganizmalar için enerji kaynağı olduğundan, prebiyotik ve probiyotikleri birlikte bulunduran ürünler alındığında probiyotiklerin daha uzun süre canlı kalacağı, additif ve hatta sinerjistik etki ortaya çıkabileceği varsayılmaktadır.

 

Giriş

Probiyotikler
Bakterilerin vücudumuza zararlı ve hastalıklara neden olduğu kanısı uzun yıllar kabul görmüştür. Oysa günümüzde sayıları giderek artan bilimsel araştırma sonuçları canlı mikroorganizmaların bazı hastalıkların tedavisinde, hatta önlenmesinde kullanılabileceğine işaret etmektedir. Genelde "doğal" olanı kullanma ve tüketme alışkanlığının bulunması probiyotiklere olan ilgiyi arttırmıştır. Çeşitli gastrointestinal sistem hastalıklarının tedavisinde yardımcı, çocuklarda alerjik reaksiyonların ortaya çıkışını geciktirmede etkin, kadınlarda vajinal ve üriner sistem enfeksiyonlarının tedavi ve önlenmesinde yararlı olduğu ortaya konulmuştur[1-6].

Besinlerle birlikte veya ayrı olarak alınan, mukozal ve sistemik immüniteyi düzenleyerek, bağırsaklarda besinsel ve mikrobiyal dengeyi sağlayarak konakçının sağlığını olumlu yönde etkileyen bu canlı mikroorganizmalara "probiyotik" adı verilir. "Pro" ve "biota" olmak üzere iki kısımdan oluşan bu terim "for life" (yaşam için) anlamını taşımakta olup, antibiyotik teriminin anlamca karşıtıdır. Patojen bakterilerin kontrolu için patojen olmayan bakterilerin kullanılması anlamına gelir. Probiyotiklere "biyoterapötik ajanlar" da denir. Probiyotik ile tedaviye “bakteriyel yerine koyma tedavisi”, “bakteriyoterapi” ve “patojen mikroorganizmaların patojen olmayanlar ile kontrolu tedavisi” şeklinde adlandırmalar da yapılmaktadır[7-13].

Probiyotik kavramı ilk kez XIX. Yüzyılın başlarında Nobel ödülü sahibi Elie Metchnikoff tarafından gündeme getirilmiştir. Metchnikoff, Bulgar köylülerinin uzun yaşamalarının fazlaca fermente süt ürünü tüketmelerine bağlı olduğunu belirtmiştir[5-9,14].

Taş devri insanları önemli derecede daha az tuz, yağ ve şeker tüketmekte idiler, iki kat daha fazla mineral, 10 kat daha fazla bitkisel kaynaklı lif, 20 kattan daha fazla bitkisel antioksidan, 50 kattan daha fazla omega-3 yağ asitleri ve milyarlarca kat daha fazla canlı bakteri almaktaydılar. Tükettikleri besinlerin çoğu iyice fermente edilmiş besinlerdi (tahıllar, inek sütü gibi). Son zamanlarda elde edilen veriler, doğal ve işlenmemiş besinlerden çoğunlukla enerji yoğunluğu yüksek işlenmiş besinlere geçişle kronik hastalıkların sıklığının arttığı konusuna dikkat çekmektedir. Kronik hastalık sıklığının artışı ile bitkisel kaynaklı lif ve antioksidan tüketiminin azalması arasında açık bir korelasyon vardır. Yılda kişi başına tüketilen şeker 1850 yılında yılda 0.5 kg iken, 2000 yılında yılda 50 kg'a yükselmiş durumdadır[15].

Bağırsak Florası ve Önemi
Bağırsak mukozasının alanı 200 m2 olup, deri yüzeyinin 100 katıdır. Bu yüzey insan vücudunu yaklaşık olarak 1014 mikroorganizmadan ayırmaktadır[10,16].

İnsanların bitkiler ve organizmalar olmaksızın yaşamaları düşünülemez. Bu nedenle vücut yüzey ve boşlukları bir organizma tabakası ile kaplı durumdadır. Kalın bağırsaklarda 1 - 2 kg ,deride 200 gr, ağız boşluğu, akciğerler ve vajenin her birinde 20'şer gr, burunda 10 gr, gözde 1 gr mikroorganizma vardır. İnsan vücudunda ökaryotik hücre sayısının (10[13]) 10-20 katı prokaryotik hücre (10[14]) bulunmaktadır. İçerdikleri genetik materyalin büyüklüğü ise vücudun diğer kısımlarındaki genlerin 30 katıdır. Sağlıklı bireylerin bağırsaklarındaki mikrorganizma türü sayısı yaklaşık olarak 500'dür. Vücudumuza yararlı olan bu mikroorganizmalar zararlı mikroorganizmaları kontrol altında tutar, sindirim ve besin ögesi emilimine yardımcı olur ve immün fonksiyonların düzenlenmesine katkıda bulunur[5,11,12,17-19].

Doğumdan hemen sonra bağırsak florasında E. coli ve Streptokoklar baskındır. Bebek anne sütü aldıkça E. coli Streptokoklar ve Clostridia'lar azalırken, Bifidobakteriler artmaya başlar. Anne sütünden kesildikten sonra erişkin florası yönünde değişiklikler olmaya başlar ve ikinci yılın sonuna doğru erişkin florasının benzeri bir flora oluşur ve yaşam boyu sabit kalır. Mide, duodenum ve jejunumda peristaltizmin daha hızlı olması, asidik ortam (mide) ve safra asitleri (duodenum) nedeni ile daha az sayıda bakteri barındırır (10[2-3]). İleumdan itibaren geçiş yavaşladığından bakterilerin sayı (10[14]) ve çeşitliliği kolondakine benzer görünüm kazanmaya başlar (Şekil 1). Metabolik olarak aktif olan bu flora diğer bakteriler, mukozal immün sistem ve bağırsak epitel hücreleri ile sürekli iletişim halinde olduğundan bebeğin postnatal gelişimini ve fizyolojisini etkilemesi beklenir[12,17,20].


Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 1: Gastrointestinal sistemin değişik kısımlarında bulunan mikroorganizmalar.

Doğumda bebeğin bağırsakları sterildir, ancak doğumdan hemen sonra çevrede bulunan mikroorganizmalar ile hızlı bir şekilde kolonize olur. Florayı oluşturacak bakterilerin başlıca kaynakları anne doğum kanalında bulunan mikroorganizmalar ile bebeğin yakın çevresinde ve bu çevrede temas ettiği kişilerde olan mikroorganizmalardır. Doğumdan sonra florayı oluşturan bakterilerin türü ve miktarına etki eden çok sayıda faktör vardır. Annenin aldığı besinler, probiyotik alıp almaması doğum şekli (vajinal veya cerrahi), gebelik yaşı ve bebeğin primer beslenme şekli (anne sütü veya mama) gibi ekstrensek faktörler yanısıra yenidoğan bebeğin sağlık durumu, immünolojik durumu, gastrointestinal sistem geçiş zamanı, pH'sı ve stres gibi intrensek faktörler kolonizasyonu etkiler. Doğum kanalından geçmediklerinden sezaryenle doğan bebeklerde flora gelişimi geç olur ve daha çok çevreden alınan mikroorganizmaları içerir. Bu nedenle de normal flora bakterilerinin kazanılması güçtür, gastrointestinal ve immünolojik bozukluklara daha yatkındırlar. Yaşamın ilk haftalarında anne sütü ile beslenen bebeklerin bağırsak florasında Bifidobakteriler baskın iken mama ile beslenen bebeklerin bağırsaklarında Enterobakter türleri baskındır. Altı ay dolayında mama ile beslenen bebeklerin florasında Bifidobakteriler yer almakta ise de anne sütü alanlarınkinden daha azdır ve flora dağılımı oldukça karmaşıktır. Bir yaşında anne sütü ve mama ile beslenen çocukların bağırsak floraları biribirine benzer ve erişkin florasına yakındır[12,17,21].

Prematüre ve yoğun bakım ünitelerinde kalmakta olan zamanında doğan bebeklerde bağırsak florasının gelişmesi yavaş olur. Prematüre bebeklerde onları enfeksiyonlara yatkın kılan patolojik flora gelişme olasılığı yüksektir. Özellikle bu dönemde kullanılan probiyotik mikroorganizmalar mukozal koruyucu sistemin gelişmesini ve patojen mikroorganizmaların inhibisyonunu sağlar. Yenidoğan bağırsak flora gelişiminin önemi anlaşıldığından bu yana bu bebeklerin beslenmesi için prebiyotik ve probiyotik içeren mamalar üretilmeye başlamıştır[22,23]. Bir kez oluştu mu erişkin florasının kalıcı bir şekilde değiştirilmesi olası değildir[24].

Erişkin bağırsağında Bakteroides grubu mikroorganizmalar ağırlıktadır. Bunun yanı sıra Bifidobakteriler, Laktobasiller, Stafilokoklar, Enterobakteriler, Streptokoklar ve Clostridia türleri bulunmaktadır. Konakçının immün durumunda değişiklik olursa, antibiyotik, radyoterapi veya kemoterapi uygulandığında florada geçici değişiklikler olur. Çocuklarda en önemli flora değişikliği geniş spektrumlu antibiyotik kullanılması ile ortaya çıkar. Çocukluk çağında antibiyotiklerin yaygın kullanımı ve gastrointestinal hastalıklara yatkınlık probiyotik kullanımını önemli bir araştırma alanı haline getirmiştir[20].

Gastrointestinal sistemimizde oldukça yüksek sayıda patojen ve patojen olmayan mikroorganizma barındırmaktayız. Sağlıklı bireylerde patojen ve patojen olmayan mikroorganizmalar denge halindedir. Bu denge bozulduğunda mukozanın engel oluşturma işlevi bozulur ve enflamasyon başlar (Şekil 2).


Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 2: Bağırsak ilişkili immün sistemin probiyotik mikroorganizmalarca düzenlenmesi. Allerjik hastalıklar ve enflamatuar bağırsak hastalıklarının gelişmesinde floradaki dengesizliğin rolü vardır. Bağırsaklarda enflamatuar bir olay geliştiğinde daha önceki dengeli flora immünojenik ve proenflamatuar bir özellik kazanır, konakçının kendi florasına karşı olan doğal toleransı ortadan kalkar, allerjik, otoimmün ve enfeksiyöz hastalıklar için kısır döngü işlemeye başlar. Dengesiz floranın yarattığı olumsuzluklar probiotiklerce giderilir. Th: T helper hücre, IL: interlökin,TGF-β: transforme edici büyüme faktörü-beta, TNF-α: Tümör nekroze edici faktör-alfa, TNF-β: Tümör nekroze edici faktör-beta, IFN-β: İnterferon-gamma.

Gastrointestinal sistemde bizi patojen mikroorganizmalara karşı koruyan karmaşık bir mekanizma vardır. Flora bakterileri bu koruyucu mekanizmaları (müsin salınımı, hücrelerin çoğalma ve farklılaşması gibi) uyarır. İmmün sistemin düzenlenmesinde de önemli rolleri vardır. Flora bakterileri ile bağırsak epitel hücreleri ve intestinal lenfoid doku arasında devamlı bir etkileşim söz konusudur. Bağırsak bakterileri “toll-like reseptörler” (TLR) ve “nucleotide-binding oligomerisation domain” (NOD) proteinleri tarafından tanınır. Bu reseptörler bakteri hücre duvarı lipopolisakkaritleri, peptidoglikanlar, bakteriyal flajellin ve metillenmemiş bakteri DNA'ları aracılığı ile tanınır. Patojen bakteriler bu reseptörler aracılığı ile enflamasyon başlatırken, patojen olmayanlar başlatmamaktadır (Şekil 2).Mekanizma tam olarak bilinmemekle birlikte dendritik hücrelerin rolü olduğu düşünülmektedir. Dendritik hücreler B hücreleri tarafından IgA yapımını arttırmakta, IgA ise bağırsak hücrelerine translokasyonu azaltmaktadır[17,25,26].

Florada bulunan mikroorganizmaların sayısı hastalık, stres, yetersiz beslenme ve bazı ilaçların alınımına bağlı olarak azaldığında çeşitli sağlık sorunları (ishal ve kolit gibi) ortaya çıkar. Geçirgenliği artan bağırsak duvarından antijenik proteinlerin geçişi artar ve enflamatuar yanıt zinciri işlemeye başlar. Bağırsaklarda flora dengesinin bozulduğu bu gibi durumlarda(antibiyotik kullanımı) probiyotik desteği önem kazanır.

İntestinal floranın metabolik aktivitesi oldukça yüksek olup karaciğerinkine yakındır, bu nedenle de bağırsak bakterilerinden “unutulmuş organ” olarak söz edilir[18,27]. Endojen ve ekzojen karbon ve enerji kaynaklarının fermentasyonundan sorumludur. Oligosakkaritlerin fermentasyonu ile ortaya çıkan kısa zincirli yağ asitleri konakçı için yararlıdır. Bunlar arasında yer alan bütirik asit epitel hücreleri için yakıt özelliğinde olduğundan mukozanın sağlığı açısından oldukça önemlidir. Probiyotik mikroorganizmaların bazıları da vitamin sentezi yapar[18].

Probiyotik Mikroorganizmalar
Atalarımız uzun yıllardan beri bakterileri besinlerin saklanmasında fermentasyon amaçlı ve hiç bir yan etki gözlenmeksizin kullanmışlardır. Bu nedenle de, probiyotik mikroorganizmaların seçiminde atalarımızın kullandıklarına ağırlık verilmiştir. Örneğin, yoğurt böyle bir besindir; Laktobasil ve Bifidobakteri suşları içermektedir[28,29].

Sıklıkla kullanılan suşlar arasında L. acidophilus, L. brevis, L. bulgaricus, L. reuteri, L. plantarum, L. rhamnosus, L. salivarius, L. casei, B. bifidum, B. lactis, B. longum ve B. infantis sayılabilir. Escherichia, Enterococcus, Clostridium, Streptococcus ve Saccharomyces (bir maya türü) grubundan suşlar da vardır[5,12,29] (Tablo I). Farklı suşların farklı etkilerinin olduğu, bir suştan elde elde edilen sonuçların diğer suşlar için de geçerli olamayabileceği unutulmamalıdır29 (Tablo II).


Büyütmek İçin Tıklayın

Tablo 1: Ticari olarak kullanılan probiyotik suşları

 


Büyütmek İçin Tıklayın

Tablo 2: Çocuklarda çift kör ve plasebo kontrollu çalışmalar ile etkinliği saptanmış probiyotik suşlar

Probiyotik amaçlı olarak en yaygın kullanılan mikroorganizma Lactobacillus rhamnosus GG (veya Lactobacillus GG) dir. Tufts Üniversitesi'nde Sherwood Gorbach ve Barry Goldin tarafından bulunduğu için “GG” eki kullanılmaktadır[30]. Bazı ürünlerde ise birkaç mikroorganizma bir araya getirilmiştir. Örneğin, VSL#3 isimli üründe dört ayrı Laktobasil suşu (L. casei, L. plantarum, L. Acidophilus ve L. delbrueckii'nin bulgaricus suşu), üç ayrı Bifidobakteri suşu (B. longum, B. Breve ve B. infantis) ve Streptococcus salivarius'un thermophilus suşu bulunmaktadır[31].

Probiyotik Mikroorganizmalarda Aranan Özellikler
Doğal olarak insanların kalın bağırsak florasında bulunması, mide asiditesi ve safra asitlerine dirençli olması, gastrointestinal sistem duvarına tutunarak geçici bir süre kolonize olabilmesi aranan başlıca özelliklerdir. Probiyotikler doğal floraya adapte olabilmeli, onları dışlayıp yerlerine geçmemelidir[9,12,32,33] (Tablo III).


Büyütmek İçin Tıklayın

Tablo 3: Probiyotik olarak kullanılacak mikroorganizmalarda aranan özellikler

Bakteri bileşenleri ve genetiği ile oynanmış mikroorganizmaların probiyotik amaçlı kullanımı üzerine çalışmalar devam etmektedir[12,32,33].

Probiyotik Mikroorganizmaların Etki Mekanizmaları
Probiyotik mikroorganizmalar bağırsak pH'sını düşürerek, bakteriyosinler salgılayarak veya defensinler gibi antimikrobiyal peptidler salgılayarak patojen mikroorganizmaların çoğalmasını engeller. “Tight junction”larda aktinin ve okludin fosforilasyonunu arttırarak mukozanın engelleyici fonksiyonunu güçlendirir. TNF'nin (tümör nekroze edici faktör) indüklediği proapoptotik p38/mitogen activated protein kinazı baskılayarak sitokinlerin indüklediği apoptozu inhibe eder. Probiyotik bakteriler ve DNA'sı TNF-α'ya bağlı NF-κB (nüklear faktör kappa B) yolağını inhibe eder. Bu inhibisyonun PPAR-γ reseptörü (peroksizom proliferatörünce aktive edilen reseptör-gamma) aracılığı ile olduğu bildirilmiştir. Örneğin, Lactobacillus rhamnosus GG lipopolisakkaritlerin uyardığı makrofajlardan TNF-α salınımını inhibe etmektedir. E. coli ve Laktobasillerin monositik hücre popülasyonundan proenflamatuar sitokin salınımını baskıladığı, IL-10 (interlökin-10) yapımını arttırdığı bildirilmiştir[12](Şekil 2).

Probiyotik mikroorganizmalar reseptörlere bağlanmada patojen mikroorganizmalar ile yarışırlar (yarışmacı dışlama). Aynı mekanizma bağırsak lümeninde bulunan besinler için de geçerlidir. Elverişli besinler probiyotik mikroorganizmalarca tüketilir ve patojen bakterilerin yaşaması için besin maddesi kalmaz. Probiyotikler “tight junction” ları güçlendirerek bağırsak geçirgenliğini azaltır[12,14,17,24,34-38] (Tablo IV, Şekil 3).


Büyütmek İçin Tıklayın

Tablo 4: Probiyotiklerin etki mekanizmaları

 


Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 3: Probiyotiklerin etki mekanizmaları.

Uygulama Alanları Gastrointestinal Hastalıklar
Probiyotikler çeşitli gastrointestinal hastalıkların tedavisinde yararlı bulunmuştur[12]. Laktobasiller ve Bifidobakteriler en yaygın olarak kullanılanlardır.

Probiyotik uygulamalarının en başarılı olduğu alanlardan biri akut ishal tedavisidir[12]. Crohn hastalığı ve spastik kolon (irritable bowel sendromu) gibi hastalıklarda da semptomların hafifletilmesinde yardımcıdır. Hangi gastrointestinal sorunda hangi probiyotik suşun etkili olduğunun saptanabilmesi için daha çok sayıda ve geniş kapsamlı çalışmalara gereksinim vardır[12,29,39].

Akut İshal
Her 15 saniyede bir bebek dünyanın herhangi bir yerinde ishal nedeni ile ölmektedir[29]. Kontrollu çalışmalar Lactobacillus GG'nin çocukluk çağı akut ishallerinin süresini kısalttığını göstermektedir[7,24,27,40,44]. Peru'da 6-24 aylık çocukları içeren bir çalışmada Lactobacillus rhamnosus GG ile ishal sıklığı azaltılabilmiştir[45].

Akut ishal tedavisinde etkinliği saptanmış diğer suşlar arasında L. reuteri, L. casei ve L. Bifidus, L. acidophilus ve Bifidobacterium lactis kombinasyonu sayılabilir. Bir başka çalışmada ise mamalara B. bifidum ve S. Thermophilus katıldığında ishal sıklığının %24 azaltılabildiği ortaya konulmuştur[46].

Endüstrileşmiş toplumlarda rotavirus başlıca akut ishal nedenidir. Akut viral ishallerde probiyotiklerin etkinliği bildirilmiştir. Etkinliği saptanan suşlar arasında L. rhamnosus GG, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus casei ve Bifidobacterium lactis sayılabilir[19]. Saavedra ve arkadaşlarının[47] çalışmasında Bifidobacterium bifidum ve Streptococcus thermophilus içeren mama ile beslenen çocuklarda rotavirusa bağlı ishal (%7'ye karşın %31) ve dışkıda rotavirus bulundurmama sıklığı (%10'a karşın %39) probiyotik içermeyen mama alan çocuklara göre daha düşük bulunmuştur. Bir başka çalışmada ishal dışı nedenle hastanede yatmakta olan 1-36 ay arasındaki çocuklara Lactobacillus rhamnosus GG içeren mama verildiğinde kontrol grubuna göre nozokomial ishal oranının düştüğü (%6.7'ye karşın %33.3) ve daha az sıklıkta (%2.2'ye karşın %16.7) rotavirus ishali görüldüğü bildirilmiştir[48]. Rotavirus ishallerinde Lactobacillus rhamnosus GG ve B. lactis BB-12 korumada, L. reuteri SD2222 ile de tedavi aşamalarında başarılı olunmuştur. İshal süresinin kısalması genel bir bulgudur. Herhangi bir yan etkiye de rastlanmamıştır. Yaşları 1-3 ay arasında değişen gelişigüzel gruplandırılan 140 çocuğa oral rehidratasyon sıvısı (ORS) ile birlikte plasebo veya ORS ile birlikte Lactobacillus GG verildiğinde ishal süresinde ortalama 2.4-3 günlük bir azalma sağlanmıştır[49].

Lactobaciller'in rotavirus ishallerinde ne şekilde yararlı etki yaptığı konusunda değişik hipotezler vardır. Lactobaciller'in olası reseptör bölgelerini kaplayarak patojen ajanların tutunmasına engel olmaları bu mekanizmalardan biridir. Bir başka görüşe göre ise Laktobasiller immüniteyi güçlendirerek etkili olmaktadır. Bunu destekleyen bulgu rotavirusa özgü IgA düzeyinin artmasıdır. Laktobasiller ile konakçı arasındaki etkileşme sonucu sekretuar mekanizmaların baskılanması ve motilitenin düzenlenmesi de ishal üzerinde etkili olabilir. Laktobasiller'in uyarısı sonucu müsin yapımının artması hücreleri patojenlerin invazyonundan korur. Laktobasillerin bazı salgıları virus partiküllerini inaktive edebilir[10,13,19].

Bu bilgiler ışığında akut ishallerde standart ORS tedavisi yanında bir probiyotik ürün önerilebilir. On'u çift kör ve plasebo kontrollu olan 18 çalışmanın değerlendirildiği bir metaanalizde standart ORS ile birlikte probiyotik verildiğinde ishal süresinin bir gün kısaldığı saptanmıştır[49]. Laktobasillerin kullanıldığı dokuz çalışma değerlendirildiğinde ise ishal süresinin 0.7 gün kısaldığı tedavinin ikinci gününden itibaren dışkılama sıklığının günde 1.6 dışkı oranında azaldığı bulunmuştur[50]. Cochrane veritabanı verileri de bu sonuçları doğrular niteliktedir[51].

Probiyotik desteği bir gastroenterit atağı sırasında ne kadar erken verilirse probiyotikten yararlanım da o denli iyi olmaktadır. İntravenöz sıvı verilmesini gerektirir aşamaya gelindiğinde probiyotik desteğinin yararı oldukça azalmaktadır[52-54].

Akut ishallerde etkinliği saptanmış olan probiyotiklerin kronik ve tekrarlayan ishallerde de kullanılabileceği bildirilmektedir[55].

Nekrotizan Enterokolit
Nekrotizan enterokolit abdominal distansiyon, safralı kusma, kanlı dışkı, letarji, apne ve bradikardi ile karekterize bir tablodur. Enflamatuar kaskad işler, septik şok ve intestinal nekroz gelişir. 1500 gr'ın altındaki prematüre bebeklerin %10-25'inde görülmektedir. Mortalitesi %20-30'dur. Yaşamda kalabilenlerin %25'inde kısa bağırsak ve intestinal obstrüksiyon gibi sorunlar ile karşılaşılır[56-62].

Sezaryenle doğan düşük doğum ağırlıklı prematüre bebeklerin yoğun bakım ünitelerinde kaldıkları süre içerisinde, anne sütü almaya başlamaları gecikmekte ve bu sürede patojen mikroorganizmalar ile kolonizasyon oluşmaktadır. Vajinal flora ve anne sütünün kolonizasyon üzerindeki olumlu etkilerinden yararlanmaları mümkün olamamaktadır. Bunların yanında antibiyotik kullanılması florayı olumsuz yönde etkilemektedir. Bağırsakların Clostridium, Escherichia, Klebsiella, Salmonella, Shigella, Campylobacter, Pseudomonas, Streptococcus, Enterococcus, Staphylococcus ve koagulaz negatif Stafilokoklar ile kolonizasyonu nekrotizan enterokolit gelişme olasılığını arttırır. Çok düşük doğum ağırlıklı bebeklerde görülen ve yaşamlarını tehdit eden nekrotizan enterokolit sıklığı probiyotik mikroorganizmalar ile azaltılabilir. Nekrotizan enterokolitte probiyotik kullanılarak enflamatuar kaskadın inhibe edilmesi amaçlanmıştır[56-62].

Düşük doğum ağırlıklı prematüre bebeklerin bağırsak florasında Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Staphylococus epidermidis, Enterobacter cloacae, Klebsiella pneumoniae ve Staphylococcus haemolyticus baskın durumdadır. Nekrotizan enterokolit geliştiren bebeklerin %40'ında Clostridium perfringes izole edilmiş, Laktobaciller'in ağırlığının azalmış olduğu saptanmıştır. Bu veriler florada Laktobasiller'in azalması ile birlikte nekrotizan enterokolit olasılığının arttığına işaret etmektedir[56-62].

Laktobasiller ve Bifidobakteriler gibi patojen olmayan mikroorganizmalar ile bağırsaklar kolonize olabilirse ve mama değil de anne sütü ile beslenmeye ağırlık verilirse nekrotizan enterokolit sıklığının azaltılabileceği bildirilmektedir. Bir çalışmada tek başına anne sütü ile beslenen gruba göre anne sütü yanında L. Acidophilus ve B. infantis içeren bir mama ile beslenen bebeklerde nekrotizan enterokolit sıklığının %63 oranında azaldığı gösterilmiştir[61]. Kolombiya'da yapılan bir çalışmada Lactobacillus acidophilus ve Bifidobacterium infantis kullanılarak nekrotizan enterokolitte %60'lık bir azalma sağlanmıştır[62]. Ancak bu konuda henüz bir yorum yapabilmek için geniş kapsamlı çalışmalara gereksinim vardır.

Antibiyotik İlişkili İshal
Antibiyotik kullanımı sırasında karşılaşılan önemli yanetkilerden biridir. Geniş spektrumlu antibiyotik kullanan çocukların %40'ında ishal görülmektedir[4].Hafif ishalden psödomembranöz kolite kadar değişen bir tablo oluşturabilir. Her yıl çok büyük sayıda çocuğun antibiyotik kullanması nedeniyle buna bağlı oluşabilecek ishallerin bir kısmının önlenmesi önem taşımaktadır[34]. Çeşitli metaanalizlerde antibiyotik ilişkili ishalin tedavi ve önlenmesinde probiyotiklerin yararlı etkileri ortaya konulmuştur. Plasebo kontrollü çalışmalarda antibiyotik kullanan ve plasebo verilen grupta %15-26 ishal görülürken, probiyotik verilen grupta %3-7 oranında ishal görüldüğü bildirilmektedir. İki metaanaliz sonucu antibiyotik ilişkili ishalin önlenmesinde probiyotiklerin kullanılabileceğine işaret etmektedir[62.63]. Son zamanlarda dokuz çalışmanın değerlendirildiği bir metaanalizde Lactobacillus GG ve Saccharomyces boulardii antibiyotik ilişkili ishalin önlenmesinde etkin suşlar olarak belirlenmiştir[63].

Antibiyotik ilişkili ishalin mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır. Flora değişikliği sonucu karbohidrat metabolizmasının değişmesi ve osmotik olarak aktif bazı bileşiklerin ortaya çıkması neden olabilir. Antibiyotik ilişkili ishalde genellikle Clostridium difficile'in aşırı çoğalması söz konusudur[62-67].

Probiyotik desteği alan bireylerde plasebo alanlara göre antibiyotik kullanımı sırasında ishal sıklığı %60 oranında azalmaktadır[46]. Antibiyotik ilişkili ishal tedavisinde etkinliği saptanmış mikroorganizmalar Lactobacillus acidophilus, L. plantarum, L. casei, ve Saccharomyces boulardii'dir. Saccharomyces boulardii, Clostridium difficile'in toksinlerini bağlayarak etkili olmaktadır. L. Bulgaricus ve Enterococcus faecium ile de iyi sonuçlar bildirilmiştir[62-67]. Arvola ve arkadaşları[66] Finlandiya'da ortalama yaşı 4.5 olan ve üst solunum yolu enfeksiyonu nedeni ile antibiyotik alan çocukların bir grubuna günde iki kez Lactobacillus GG vermişler ve ishal sıklığında kontrol grubuna göre belirgin azalma saptamışlardır (%5'e karşın %16). Diğer bazı araştırmalarda da benzer sonuçlar alınmıştır. Ülkemizde 1-5 yaş grubunda, sulbaktamampisilin veya azitromisin almakta olan 465 çocuk üzerinde yürütülen bir çalışmada tek başına antibiyotik alan grupta ishal görülme sıklığı %16, antibiyotik ile birlikte S. Boulardii alan grupta %6 olarak saptanmıştır[67].

Enflamatuar Bağırsak Hastalıkları
Crohn hastalığında dışkı akım yönü değiştirildiğinde hastalık semptom ve bulguları kaybolmakta, dışkı akımı yeniden sağlandığında rölaps görülmektedir. Ülseratif kolitte enterik kaplı geniş spektrumlu antibiyotik verildiğinde mukozal enflamasyon azalmaktadır. Bütün bu veriler enflamatuar bağırsak hastalıklarının ortaya çıkışında bağırsak bakterilerinin rolü olduğunu göstermektedir[6,7,13,16,18,19,34,40,42,43,67-75] (Tablo V).


Büyütmek İçin Tıklayın

Tablo 5: Bağırsak flora dengesi ile enflamatuar bağırsak hastalığı ilişkisini düşündüren veriler

Tetikleyici çevresel koşullar, genetik yatkınlık ve bağırsak bakterileri enflamatuar bağırsak hastalıklarının ortaya çıkışında rol oynamaktadır. İnsan ve hayvanlar üzerinde yürütülen çalışmalar enflamatuar bağırsak hastalıklarında yararlı mikroorganizmaların oranının azaldığını göstermektedir[6,7,13,16,18,19,34,40,42,43,67-75].

Probiyotiklerin ülseratif kolitte remisyonun devamlılığında, Crohn hastalığında rölapsların önlenmesinde, poş iltihaplarında (ülseratif kolit cerrahisi sonucu ileumun anüse anastomozunun yapıldığı bölgenin iltihabı, pouchitis) tekrarların önlenmesinde etkili olabileceği düşünülmektedir. Bu konudaki çalışmalar kısıtlı olmakla birlikte E. coli Nissle 1917, VSL#3 karışım preparatı ve Saccharomyces boulardii'nin en etkili mikroorganizmalar olduğu sonucuna varılmıştır[6,7,13,16,18,19,34,40,42,43,67-75].

Bağırsak florasının manipülasyonu enflamatuar bağırsak hastalıklarının önlenme ve tedavisinde ilginç bir yaklaşım haline gelmiştir. Deneysel kolit modellerinde farklı probiyotik suşlar ve bunların kombine kullanımı ile farklı sonuçlar alınmıştır. Sitokin eksikliği olan transgenik hayvanlarda yapılan çalışmalar enflamatuar bağırsak hastalıklarının oluşumunda bakterilerin önemini ortaya koymuştur. Dekstran sodyum sulfat ile kolit oluşturulmuş farelere E. coli Nissle 1917 verildiğinde proenflamatuar sitokinlerin (interferon-γ ve IL-6) azaldığı gösterilmiştir. Kronik kolit modelinde histolojik skorda da düzelme olmuştur. Sıçanlarda oluşturulan dekstran sodyum sulfat kolit modelinde Laktobasil ve Bifidobakteri suşları da kolit semptom ve bulgularını hafifletmiştir. Benzer sonuçlar Clostridium butyricum ile de alınmıştır[76,77].

Subkutan probiyotik uygulaması ve probiyotik bakteri izole DNA'sı verilerek de kolit üzerinde etki sağlanmıştır. IL-10 knockout fare modelinde L. salivarius subkütan verildiğinde kolit semptom ve bulguları hafiflemiş, proinflamatuvar sitokinler azalmış ve transforming growth faktör beta (TGF-β) miktarı artmıştır[78].

Ülseratif kolit: Birçok çalışma ülseratif kolitte probiyotiklerin remisyonun devamlılığını sağlamada etkili olduğunu göstermektedir. Sağlıklı bireylerin dışkı süspansiyonları lavman yolu ile ülseratif kolitli hastalara verildiğinde semptomlar hafifletilebilmiş, remisyon ve bunun devamlılığı sağlanabilmiştir[7,34,40,79,80].

Plasebo kontrollu çalışmalarda probiyotik kullananlarda rölaps sıklığının önemli oranda azaldığı saptanmıştır. Remisyonun sağlanması ile birlikte NF-κB, IL-1β, TNF-α azalmakta, IL-10 artmaktadır[7,34,40,79,80].

Poşit: Ülseratif kolitte total proktokolektomiden sonra ileum anüse ağızlaştırılmaktadır. Bu bölgenin iltihabı (poşit) sık karşılaşılan bir komplikasyondur. Patogenezi tam olarak anlaşılamamıştır. Mukozal iskemi, staz, bakteriyal disbiyozis ve immünolojik faktörler üzerinde durulmaktadır. Bugüne kadar poşit antibiyotik ile tedavi edilmekte idi. Antibiyotikle sağlanan remisyonun devamlılığında ve ameliyat sonrası poşit gelişimini önlemedeki probiyotiklerin etkinliği poşit patogenezinde bakteriyal disbiyozisin rolü olabileceğini düşündürmektedir. Probiyotik karışımı olan VSL#3, poşit tedavi ve önlenmesinde sıklıkla kullanılmaktadır. Proenflamatuar sitokinler azalmakta, IL-10 artmaktadır. L. Rhamnosus GG ile alınan sonuçlar çelişkilidir. Laktobasil ve Bifidobakteri kombinasyonundan alınan yanıt da doyurucu olamamıştır[7,34,40].

Poşitte önce antibiyotik kullanılması, daha sonra sadece VSL#3 ile remisyon halinin devamlılığının sağlanması önerilmektedir[34].

Crohn hastalığı: Crohn hastalığı olan bireylerin bağırsaklarındaki bakteri dağılımı normal bireylerinkinden çok farklıdır. Bu nedenle, probiyotik kullanılarak floranın normal bireylerinkine yaklaştırılması düşünülmüşse de alınan sonuçlarla kesin bir yargıya varılması mümkün olamamıştır. Saccharomyces boulardii ve antibiyotik tedavisi sonrası VSL#3 kullanılarak bazı vakalarda remisyonun devamlılığı sağlanabilmiştir. L. rhamnosus GG ile başarılı sonuçlar alınamamıştır[14,34,40].

“İrritable” Bağırsak Sendromu
Karın ağrısı, gaz distansiyonu, gurultu ve ishal “irritable” bağırsak sendromunun başlıca semptom ve bulgularıdır. Karın ağrısı ve gurultu kontrol altına alınması en zor olanlardır ve bireyin sosyal yaşantısı üzerinde önemli etkileri vardır. Bağırsak bakterileri kendileri gaz üretebildikleri gibi üretilen gazı tüketebilme özelliğine de sahiptir. Probiyotiklerin teorik olarak florayı düzenleyip gaz oluşumunu azaltıcı etkileri vardır. L. plantarum ile “irritable” bağırsak sendromuna bağlı ağrı ve gaz azaltılabilmiştir. Benzer şekilde VSL#3 probiyotik karışımı da semptomların kontrol alınmasında başarı sağlamıştır. Bütün bu sonuçlar “irritable” bağırsak sendromu tedavisinde probiyotiklerin yeri olabileceğine işaret etmekle birlikte daha geniş çaplı araştırmaların sonuçları beklenmelidir[15,18,72,81-84].

Büyük Cerrahi Girişim Uygulanmış ve Durumu Kritik Hastalarda
Önemli cerrahi girişim uygulanmış ve yoğun bakımda tutulan hastalarda komplikasyon oranı yüksektir. Bunlar arasında enfeksiyonlar önemli bir yer tutmaktadır. Bu komplikasyonların kontrol altına alınmasında uygun beslenme desteği yanısıra erken dönemde başlatılan probiyotik tedavisinin proflaktik antibiyotik kullanımına göre yararlı ve etkin bir seçenek olduğu bildirilmiştir[13,16,34,85-87]. Bir çalışmada lif ve Lactobacillus plantarum 299 içeren bir enteral formülle beslenenlerde normal enteral ürün alanlara göre bakteriyal enfeksiyon oranı düşük bulunmuştur. Karaciğer, mide ve pankreas ameliyatlarından sonra enfeksiyon sıklığı sadece parenteral veya enteral beslenen grupta %34, L. plantarum verilen grupta %4 olarak bulunmuştur. Mide ve pankreas ameliyatı uygulananlarda yararı en fazla olmuştur[88].

Probiyotikler bağırsaklardaki immün sistemi güçlendirmektedir. Böylece bağırsakların patojen mikroorganizmalara karşı engel oluşturucu etkisi güçlenmekte ve bağırsaklar aracılığı ile oluşabilecek sepsislerin önüne geçilmektedir.

Clostridium difficile'e Bağlı İshal
Clostridium difficile spor oluşturan gram negatif bir basildir; A ve B olmak üzere iki tip toksin oluşturur. Genelde antibiyotik kullananlarda görülür. Hafif, kendi kendini sınırlayan ishalden kramplar, hematokezya, bağırsaklarda psödomembran oluşumu ve perforasyon ile karekterize ciddi hastalığa kadar değişen bir tablo yaratabilir. Vankomisin ve metranidazol gibi antibiyotiklerle iyi sonuçlar alınsa da tekrarlama şansı yüksektir ve tekrarlar tedaviye dirençlidir[10,89].

Seyahat Edenlerin İshali
Hijyen standartları düşük ülkelere seyahat edenlerde ishal görülebilmektedir. Proflaktik antibiyotik kullanımı önlemede yararlı olsa da pahalıdır ve direnç gelişme olasılığı artmaktadır. Probiyotiklerin seyahat edenlerin ishallerini önleyebileceği yönünde veriler vardır, sonuçlar kesin bir yargıya varılmasında yetersizdir. Etkinlik, kullanılan probiyotik suş, seyahat edilen bölge ve ishalden sorumlu ajana göre değişim göstermektedir. Daha geniş çalışmalar ile güvenilir sonuçlar alınana kadar en geçerli yöntem seyahatlar sırasında hijyen kurallarına uyulmasıdır[10,89].

Laktoz İntoleransı
Laktozun sindirimi ile sorunu olanlarda süt içildikten sonra gaz distansiyonu, karında gurultu ve ishal görülmektedir. Yoğurtta bulunan suşlar gibi bazı mikroorganizmalar laktaz enzimi içerdiklerinden laktoz kalın bağırsaklara ulaşmadan parçalamakta ve semptom ve bulguların ortaya çıkışını önlemektedir.

Dünya nüfusunun büyük çoğunluğunda laktoz intoleransı vardır. Erişkin popülasyonda laktoz intoleransı sıklığı Kuzey Avrupa ve Amerika'da %5-15 Afrika, Asya ve Güney Amerika ülkelerinde %50-100 arasında değişmektedir. Böyle bireyler sütü diyetlerinden çıkarmakla önemli bir kalsiyum kaynağından yoksun kalırlar. Primer ve belirli bir yaştan sonra ortaya çıkan erişkin tipleri vardır. Doğumda yüksek olan laktaz aktivitesi çocukluk ve adölesan dönemlerinde azalmaya başlar. Sekonder şekilleri intestinal mukozanın zedelenmesi (ishal) ve yüzeyin azalması (rezeksiyon) sonucu ortaya çıkar. Laktoz sindirimi ile sorunu olan bireyler yoğurdu tolere edebilmektedir. Nedeni yoğurtta bulunan bakterilerde beta-galaktozidaz aktivitesi olmasıdır. Yoğurtta bulunan S. thermophilus ve Lactobacillus delbrueckii subspp bulgaricus'ta laktoz sindirimini düzelten beta-galaktozidaz (laktaz) enzimi vardır. Ayrıca fermente süt ürünleri süte göre daha koyu olduğundan gastrointestinal sistemden geçiş zamanı daha uzundur; bu da daha iyi sindirilmesine olanak verir[5-7,18,19,44].

Kabızlık
Kabızlık yakınması olan bireylerin fekal florasında Bifidobakteriler, Bacteroides ve Clostridia'lar azalmıştır. Bu nedenle, probiyotiklerin florayı dengeliyerek kabızlıkta yararlı olabileceği düşünülmüştür. Ancak değişik çalışmaların sonuçları bu görüşe destek verememektedir. Kabızlığın nedeni: fiziksel aktivite, düşük lifli diyet, yeterli sıvı alınmaması ve bazı ilaçların kullanımı gibi farklı olabilir. Floradaki değişiklik neden değil, sonuç olabileceğinden probiyotiklerle flora dengesi sağlanmasının yararı olmayabilir[6,65].

Helicobacter pylori Enfeksiyonu
H. pylori gastrit, peptik ülser ve mide kanserinden sorumlu tutulan bir gram negatif mikroorganizmadır. Probiyotikler mide mukozasından H. pylori eradikasyonunda kullanılmaya başlanmıştır. Bazı Laktobasil suşları in vitro ortamlarda H. pylori çoğalmasını inhibe etmektedir. Probiyotik mikroorganizmalar ile böyle bir sonuç alınamamıştır. Diğer bazı çalışmalarda klasik üçlü tedavi yanı sıra probiyotik verildiğinde etki saptanamamıştır[10,13, 15,90-95]. Bir başka çalışmada ise klasik üçlü tedavi yanında yoğurt verildiğinde eradikasyon oranı daha yüksek olmuştur (%78'e karşılık %91)96. Ancak bu sonucun daha geniş çalışmalarda doğrulanması gerekmektedir.

Akut Pankreatit
Akut nekrotizan pankreatitlerde nekrotik bölgelerin enfeksiyonu önemli bir klinik sorundur. Bir çalışmada L. plantarum 299 verilen grupta enfeksiyon oranı düşük kalmış ve vakaların hastanede kalma süreleri kısalmıştır[7,90].

Ürogenital Sistem Sağlığı
Bağırsaklarda olduğu gibi vajinanın da bir florası vardır. Baskın durumda olan Laktobasiller ortam pH'sını düşük tutarak zararlı mikroorganizmaların çoğalmalarına izin vermez. Kadınlarda yakın anatomik komşuluk nedeni ile zararlı mikroorganizmalar asendan yolla ürogenital sisteme kolayca ulaşabilmektedir. Ayrıca kullanılan ilaçlar (antibiyotikler, doğum kontrol hapları) vajen florasında dengeyi bozup, patojen mikroorganizmaların çoğalmasına uygun bir ortam yaratabilmektedir. Probiyotik desteği ile flora dengesi kurulup vajinozis, mantar enfeksiyonları ve üriner sistem enfeksiyonları kontrol altına alınabilir[13,19,29,97-101].

Birçok kadın vajinal mantar enfeksiyonlarının kontrolu için ya yoğurt yemekte ya da vajene yoğurt uygulamaktadır. Oral veya vajinal yolla Laktobasil uygulamalarının bakteriyal vajinosisi kontrol altına alabileceği yolunda veriler vardır. Bakteriyel vajinozis gebelik ile ilgili sorunlar ve pelvik enflamatuar hastalık gibi hastalıklara yol açma riski taşımaktadır[97].

Üriner sistemin kendi florası vardır ve bu floranın dengesinin bozulması üriner enfeksiyonların ortaya çıkmasına neden olur. Özellikle H2O2 üretebilen mikroorganizmalar üriner sistem enfeksiyon riskini azaltmada etkindir[13,19,29,97-101].

İmmünite
Probiyotikler gastrointestinal sistemdeki immün sistemi güçlendirdiği gibi sistemik immün yanıt üzerinde de etkilidir[12,24]. Bunun en güzel örneği aşılara olan immün yanıttaki güçlenmedir. Tifo aşısı ile birlikte Lactobacillus GG verilen grupta aşı yanıtı daha iyi olmuştur. Finlandiya'da rotavirus aşısına yanıt konusunda benzer sonuçlar alınmıştır[18,102] Probiyotik kullanımı ile oral polio aşısına olan antikor yanıtı da artmaktadır[103].

Kistik fibrozisli hastalara probiyotik uygulaması solunum yolu enfeksiyonlarının sıklığını azaltmıştır[104].

Bağırsaklar vücuttaki en büyük immün organdır. Bağırsak bakterileri bağırsaklardaki bu immün sistem hücreleri ile devamlı etkileşim halindedir. Bu etkileşim immün sistemin gelişimi için önemlidir. Bakterisiz ortamda yetiştirilen deney hayvanlarının bağırsak lenfoid dokusunun gelişememesi bakterilerin immün sistem gelişimindeki önemli rolünü ortaya koymaktadır. Peyer plakları daha küçük ve az sayıda olup, dolaşımdaki immünglobulin konsantrasyonları da düşük olmaktadır. Allerjik hastalıkların önlenmesi ve tedavisi, aşılara yanıtın iyi olması dikkate alındığında immün sistemin uygun gelişimi önemlidir[3,6,7,13,18,19,26,33,44,65,90,105-109.

Probiyotikler hücresel, hümoral ve nonspesifik immüniteyi etkileyebilmektedir. Özellikle yaşlılarda natural killer hücre aktivitesi ve spesifik olmayan konakçı defans mekanizmalarını güçlendirmektedir. Hayvan deneylerinde yaşla birlikte azalan sitokin yanıtının probiyotiklerle arttırılabileceği gösterilmiştir. Saptanmış immün düzenleyici etkileri arasında müküs yapımının uyarılması, Laktobasiller'den gelen sinyaller ile makrofajların aktive olması, salgısal IgA yapımı ve nötrofillerin aktivasyonu, enflamatuar sitokinlerin salınımının enhibisyonu, periferal immünoglobülinlerin stimülasyonu sayılabilir[3,6,7,13,18,19,26,33,44,65,90,105-109.

Probiyotikler immünite üzerinde yukarıda sıralanan değişiklikleri yaparken vücuda zarar verebilecek immün mekanizmaları harekete geçirmemektedir.

Alerji
Batı toplumlarında allerjik hastalıklar giderek artmaktadır. Bu hızlı artış tek başına genetik faktörler ile açıklanamamaktadır. Sıkı hijyenik uygulamalar, küçülmüş aile yapısı, oldukça steril besinlerin tüketilmesi ve daha iyi sağlık hizmetlerinin sunulması dolayısı küçük yaşlarda mikroorganizmalar ile daha az karşılaşılmasının allerjik hastalıkları artırdığı düşünülmektedir. Atopik bünyeli çocukların bağırsaklarında atopik olmayanlara göre daha fazla Clostridia daha az Bifidobakteri bulunduğu gösterilmiştir. Alerjik bünyeli çocuklara standart allerji tedavisi yanı sıra Lactobacillus rhamnosus GG ve Bifidobacterium lactis Bb-12 içeren mama verildiğinde alerjik semptom ve bulgular daha çabuk kontrol altına alınabilmektedir. Probiyotikler sadece tedavide değil allerjik semptom ve bulguların önlenmesinde de yararlıdır[5,6,10,13,18,24,29,54,110-119]. Gebelere ve yenidoğan bebeklerine L. Rhamnosus GG verildiğinde plasebo verilenlere göre atopik egzemada %50 oranında azalma olmuştur[120]. Lodinova-Zadnikova ve arkadaşları enteropatojenik olmayan E. coli ile allerjik hastalıkların sıklığının azaltılabileceğini bildirmişlerdir[121].

Kolorektal Kanser
Kolorektal kanser gelişiminde diyetin rolü vardır. Et ve hayvansal yağdan zengin, liften fakir diyet kolon florasının dağılımını değiştirir Clostridium ve Bacteroides suşları artarken Bifidobacterium suşları azalmaktadır. Tümör gelişiminde flora ve immün sistemin rolü olduğundan teorik olarak tümörlerin gelişimini önlemede de kullanılabileceği düşünülmektedir. Hayvan deneylerinde kolon kanseri gelişiminde rolü olan enzim ve mutajenlerin azaltılmasında probiyotiklerin rolü ortaya konulmuştur. Betaglukuronidaz, beta-glukozidaz ve nitroredüktaz gibi enzimlerin aktivitesi artar. Bu enzimler diyet bileşenlerinden mutajenler, karsinojenler ve tümör promotorları ortaya çıkarır. Çeşitli probiyotikler ile bu enzimlerin aktivitesinin azaltılmasının hayvanlarda tümör sıklığını azalttığı gösterilmiştir.

Çeşitli hayvan deneyleri bazı Laktobasil suşlarının kullanımı ile transplante veya kimyasal olarak oluşturulmuş tümörün yerleşmesi, büyümesi ve metastazının etkilenebileceğini düşündürmektedir[5-7,9,13,16,18,19,29,44,90]. İnsanlarda probiyotiklerin prokarsinojenlerin aktif karsinojenler haline dönüşünü engelleyerek, mutajenik bileşikleri bağlayarak ya da inaktive ederek, antimutajenik maddeler salgılayarak, prokarsinojen bakterilerin çoğalmasını baskılayarak, mutajenlerin bağırsaklardan absorpsiyonunu azaltarak ve immün sistemi güçlendirerek kolorektal kanser gelişimini önlediği bildirilmektedir[122]. Toplumsal düzeyde yapılan epidemiyolojik çalışmalarda fermente süt ürünü tüketimi ile kolon ve meme kanseri gelişme sıklığı arasında ters bir ilişki saptanmıştır[123].

Mesane Kanseri
Yüzeyel mesane kanseri dünyada dokuzuncu sıklıkta görülen ve rekürrens riski yüksek kanserdir. L. casei Shirota ile mesane kanseri rekürrensleri azaltılabilir[19,101].

Serum Kolesterol Düzeylerinin Düşürülmesi
Yoğurt tüketimi ile serum kolesterol düzeylerinin düştüğü saptanmıştır. Ancak bu sonucun alınabilmesi için günde 2 litre yoğurt tüketilmelidir[124]. Hayvan deneylerinde alınan sonuçlar başarılı olmasına karşın insanlarda yapılan çalışmalar çelişkili sonuçlar doğurmaktadır. Deney planlamasındaki farklılıklar, çalışılan toplumların farklı olması, farklı fermente ürün ve probiyotik suşların kullanılması bu farklı sonuçlardan sorumludur. Probiyotiklerin hangi mekanizma ile serum kolesterol düzeylerini düşürdüğü henüz tam olarak aydınlatılamamıştır. Düşünülen olası mekanizmalar arasında kolesterolun bakteri hücresi tarafından asimilasyonu, bakteriyal asit hidrolazlar ile safra asitlerinin dekonjugasyonu (kolesterol reabsorpsiyonunu azaltır, dekonjuge safra asitleri ile birlikte kolesterol itrahını arttırır, kompanse edici bir mekanizma olarak da LDL-düşük dansiteli lipoprotein- reseptör yoluyla karaciğere kolesterol alınmasını arttırır), kolesterolun bakteri duvarına bağlanması, hepatik kolesterol sentezinin inhibisyonu veya kolesterolun plazmadan karaciğere doğru yön değiştirmesi (karbohidratların fermentasyonu sonucu ortaya çıkan kısa zincirli yağ asitleri aracılığı ile) vardır[5,7,18,19,33,125].

Hiperkolesterolemik farelere yedi gün süreyle düşük dozda L. reuteri verildiğinde kolesterol ve trigliserid düzeylerinde sırasıyla %38 ve %40'lık düşüşler sağlanırken, (yüksek dansiteli lipoprotein-kolesterol) HDL/LDL oranı %20 artmıştır[126]. Hiperlipidemik hastalara üç ay süreyle L. sporogenes verildiğinde serum kolesterol düzeyleri %32, LDL düzeyleri %35 oranında azalmıştır[127]. Şişman bireylere sekiz hafta süreyle S. thermophilus ve E. Faecium içeren yoğurt verildiğinde (450 ml/gün) LDL'de %8.4'lük bir azalma sağlanmıştır[128].

Hipertansiyon
Başlangıç aşamadaki çalışmaların sonuçlarına göre probiyotikler kan basıncının kontrolunda yararlı olabilir. Probiyotik bakterilerin karbohidratları fermente etmesi ile açığa çıkan maddelerin kan basıncını düşürdüğü düşünülmektedir[5,129,130. Sekiz hafta süreyle L. helveticus ve S. boulardii tüketen yaşlı popülasyonun sistolik kan basıncında 14.1 diastolik kan basıncında 6.9 mmHg'lik düşüşler elde edilmiştir[131].

Diğer Olası Kullanım Alanları
Juvenil romatoid artrit[132], hepatik ensefalopati[133-137], graft-versus-host hastalığının önlenmesi[138], diş çürüklerinin önlenmesi[139-142], çölyak hastalığı da[143] diğer kullanım alanlarıdır. Bağırsaklardan sıvı-elektrolit transportunu düzenleyici[144] ve trofik etkisi[145] vardır. Steatohepatitin önlenmesinde[146] ve major depresyon tedavisinde adjuvan olarak yararlıdır.

Doz
Önerilen günlük doz bir milyar ile on milyar “colony forming unit” (cfu) dir. Akut ishal ve antibiyotik ilişkili ishal gibi durumlarda ne süreyle probiyotik kullanmak gerektiği konusu açıklığa kavuşmamıştır. Genellikle bir-iki hafta süreyle her gün alınması önerilmektedir. Bazı bireyler de koruyucu amaçlı olarak her gün probiyotik almaktadır[148].

Probiyotik preparatları içindeki mikroorganiz-malar canlılıklarını koruyacak şekilde saklanmalıdır. Sıcak, nem ve hava ile temas mikroorganizmaların canlılıklarını kaybetmelerine neden olmaktadır[148].

Güvenirlik
Teorik olarak immünitesi iyice bozulmuş kişilerde enfeksiyona neden olma riski bulunsa da normalde bağırsaklarımızda bulundurduğumuz probiyotik mikroorganizmaların kullanımının güvenilir olduğu düşünülmektedir. Kullanılan preparatın içindeki mikroorganizmaların güvenirliği kanıtlanmış, bilinen suşlar olup olmadığı dikkatlice gözden geçirilmelidir[12].

Olası yan etkileri arasında sistemik enfeksiyonlar, metabolizma değişikliği ve gen transferi vardır[5,10,14,19,24,29]. Kısa bağırsak sendromu nedeni ile Lactobacillus rhamnosus GG desteği verilen çocuklardan ikisinde septisemi görülmüştür[149].

İmmünitesi bozulmuş, santral kateteri bulunan hastalar ve prematürelerde probiyotikler dikkatli kullanılmalıdır.

Gelecekten Beklentiler
Raf ömürleri daha uzun, güvenirliği daha yüksek, taşıma ve depolama sırasında soğutma gerektirmeyen, canlı olmayan probiyotikler konusunda çalışmalar devam etmektedir. Laktoz intoleransı vakalarında ve rotavirus ishallerinde böylesi probiyotiklerin etkili olabileceğini gösteren sonuçlar alınmıştır[6,24,33].

Günümüzde probiyotikler gastrointestinal sistemde bulunan bakterileri dengede tutmak amacı ile kullanılmaktadır. Oysa, vücudun diğer boşluklarında da flora vardır ve probiyotik uygulamalar için yeni hedefler buraları olabilir. Örneğin, ağız boşluğunda karmaşık bir flora vardır. Ağız florasındaki dengenin bozulması diş çürükleri ve periodontal hastalıklara yol açmaktadır. Yoğurt tüketimi ile diş çürüklerine neden olan Streptococcus mutans'ın kontrol altına alınabileceği gösterilmiştir[6,24,33].

Prebiyotikler
Vücudumuz için yararlı olan mikroorganizmaların beslenmesi için prebiyotikler gereklidir. Bağırsaklarda bulunan floranın desteklenmesi için probiyotik almak ve prebiyotik tüketerek bağırsaklarda varolan yararlı bakterilerin çoğalmasını sağlamak olmak üzere genellikle iki yol vardır. Prebiyotikler vücudumuza yararlı bir veya daha fazla türden mikroorganizmanın çoğalma ve/veya aktivitesini seçici olarak arttıran ve sindirilmeyen besin bileşenleridir. Böylece sağlıklı olma halinin devamlılığı için “bağırsak bakterilerinin manipülasyonu” yaklaşımı ortaya çıkmış ve diyetle bağırsak florasının manüplasyonu bu gün için beslenme biliminin en popüler uğraşı alanlarından biri haline gelmiştir[8,150-158. Bir besin bileşeninin prebiyotik özellik taşıyabilmesi için aşağıdaki özelliklerinin olması beklenir[8,152,156:

– Sindirime dirençli olmalı,
– Kolon mikroflora bakterileri tarafından hidrolize edilmeli,
– Bir veya kısıtlı sayıda olmak üzere daha çok bakterinin çoğalmasını stimüle etmeli,
– Konakçının sağlığı üzerinde olumlu etkileri olmalı.

Probiyotik kavramının ortaya çıkışında Bulgar köylülerinin uzun yaşamlarının fermente süt ürünleri tüketimine bağlanması nasıl rol oynamışsa, prebiyotik kavramının ortaya çıkışında da yaşam süresinin uzun olduğu bazı toplumlarda diyetle alınan kısa zincirli frukto-oligosakkaritlerin tüketiminin yüksek olduğunun bulunması rol oynamıştır[152, 154].

Tip, dizi ve içerdikleri monosakkaritleri farklı (glukoz, fruktoz, ksiloz ve galaktoz) prebiyotikler vardır. İnülin ve oligofruktoz en yaygın olarak kullanılır (Şekil 4). Hindiba (Cichorium intybus) ve enginar prebiyotikten zengindir. Hindibada %15-20 inülin ve %5-10 oligofruktoz bulunmaktadır[158]. Besinlerin çoğunda bulunan inülin hindiba kaynaklıdır ya da sukrozdan sentez edilmektedir. Oligofruktoz ise inülinin kısmen hidrolize edilmiş şeklidir. Buğday, arpa, çavdar, soğan, sarmısak, muz, kuşkonmaz ve pırasa da diğer prebiyotik kaynaklarıdır[8,152,156,158].


Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 4: Bir prebiyotik prototipi olan inülinin kimyasal yapısı.

Kolona değişikliğe uğramadan ulaşan prebiyotikler, bakteriler tarafından hidrolize edilir. Hidroliz işlemi özellikle bifidobakteriler tarafından gerçekleştirilir ve bu işlem için betafruktofuranozidaz enzimine gereksinim vardır. Fermentasyon işlemi sonunda kısa zincirli yağ asitleri, organik asitler ve kısa zincirli karboksil asitler ortaya çıkar (Şekil 5).


Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 5: İnsan kolon florası tarafından fermentasyon. H2S: hidrojen sülfür, CH4: karbon tetraklorür, H2: hidrojen, CO2: karbon dioksit, SCFA: kısa zincirli yağ asitleri, NH3: amonyak, BCFA: dallı-zincirli yağ asitleri.

Kısa zincirli yağ asitlerinin sağlığımız açısından çeşitli yararlı etkileri vardır. Bağırsak pH'sını düşürür, bu ortamda mineral, özellikle de kalsiyum emilimi daha iyi olur. Asit ortamda yararlı mikroorganizmalar çoğalabilirken, patojen mikroorganizmalar çoğalamaz. Kısa zincirli yağ asitleri bağırsak epitel hücreleri için de enerji kaynağıdır8,150-158 (Şekil 6).


Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 6: Oligosakkaritlerin bağırsak bakterileri tarafından fermentasyonu sonucu ortaya çıkan kısa zinzirli yağ asitleri ve bunların sağlığımız üzerindeki olumlu etkileri.

Kısa zincirli yağ asitlerinin her birinin (propiyonat, asetat ve bütirat) ayrı işlevleri vardır (Şekil 6). Propiyonik asit, hepatik yağ asidi sentezini inhibe ederek serum LDL düzeylerini düşürür. Asetat kuvvetli bir asit olduğundan bağırsak pH'sını düşürür. Bütirat ise kolon hücrelerinin yakıtıdır, kanserli hücrelerin çoğalmasını baskılayarak kolon karsinogenezini etkiler[8,150-158].

Bu fermentasyon ürünlerinin gaz, karında gurultu ve kramp gibi yan etkileri de görülebilir[158].

İnülin ve oligofruktozun lif etkisi de vardır. Kolonda sıvı hacmını arttırır, dışkı kütle ve ağırlığında artış olur. Her bir gram oligofruktoz, dışkı ağırlığında 1.3 gr, her bir gr inülin ise 2 gr ağırlık artışına neden olmaktadır. Kolon kanseri gelişme riski ile dışkı ağırlığı arasında ters bir ilişki olduğundan bu etki yararlı sonuçları olan bir etkidir[158].

. Prebiyotiklerin Kimyasal Yapısı
Oligosakkaritler 2-20 sakkarit uzunluğunda şekerlerdir (Şekil 4). Bitki ve sebzelerde doğal olarak bulunan oligosakkaritler dışında bazıları polisakkarit hidrolizi veya enzimatik reaksiyon sonucu elde edilir[152]. Prebiyotik özellik taşıyan bileşikler arasında:

- inülin
- laktuloz
- frukto-oligosakkaritler
- galakto-oligosakkaritler
- soya oligosakkaritleri
- laktosukroz
- izomalto-oligosakkaritler
- gluko-oligosakkaritler
- ksilo-oligosakkaritler
- platinoz
- gentio-oligosakkaritler sayılabilir[152].

Anne sütünde 130'dan fazla çeşitte oligosakkarit bulunmaktadır. Kolostrumdaki oligosakkarit konsantrasyonu 15-23 gr/L, geçiş sürü ve matür sütte ise 8-12 gr/L'dir[153]. Anne sütü oligosakkaritlerinin %75-85'i nötral, %15-25'i asidik oligosakkaritlerdir[155].

Prebiyotiklerin Sağlığımız Üzerindeki Olumlu Etkileri
Prebiyotiklerin yararlı etkileri arasında; patojen bakteri çoğalmasını inhibe etmesi, laksatif etki yapması, ishal gelişme riskini ve kolon kanser gelişme riskini azaltması, mineral absorpsiyonunu arttırması, serum trigliserid düzeylerini, hayvan deneylerinde postprandial glukoz ve insülin düzeylerini düşürmesi sayılabilir[8,150-158.

Prebiyotiklerin kolon mikroflorası, immün fonksiyonlar, mineral biyoyararlanımı, lipid metabolizması üzerinde yararlı ve kolon karsinogenezini önleyici etkileri vardır[8,150-158.

Oligosakkaritler kendileri hücre yüzey reseptör analoğu gibi hareket eder, patojen mikroorganizmaları kendisine bağlayıp dışkı ile atılmasını sağlar[153].

Mineral Biyoyararlanımı Üzerine Etkileri
Deney hayvanlarından elde olunan sonuçlar inülin, oligofruktoz, gluko-oligosakkarit ve galakto-oligosakkaritlerin özellikle kalsiyum ve magnezyum emilimini arttırdığına işaret etmektedir. Büyük olasılıkla demir ve çinko emilimini arttırıcı etkileri de vardır. Oligofruktoz alımı ile birlikte femur ve tibiada kemik dansitesi artmaktadır. Bu sonuçların insanlar için genellenmesinde dikkatli olunmalıdır. İnsanlarda prebiyotiklerin kalsiyum emilimindeki yararlı etkisi gösterilmiştir. Ancak demir, magnezyum ve çinko emilimi üzerindeki etkileri konusunda kuvvetli deliller yoktur. İnsanlarda yapılan çalışmalarda çelişkili sonuçlar alınmasında farklı türden, farklı dozda ve farklı sürelerde prebiyotik kullanımı ve farklı miktarlarda kalsiyum tüketiminin rolü vardır[8,150,152].

Prebiyotiklerin kalsiyum emilimini ne şekilde arttığı konusunda değişik mekanizmalar ileri sürülmüştür. Fermentasyon sonunda ortaya çıkan asidik maddeler kolonda pH'yı düşürüp, kalsiyumun çözünürlük ve emilimini arttırmaktadır. Bitkisel besinlerde bulunan fitatlar kalsiyumu bağlamaktadır. Fitatların fermentasyonu ile daha fazla kalsiyum serbest hale geçmektedir. Kısa zincirli yağ asitlerinin bulundurduğu proton lümene verilerek kalsiyumun emilimi sağlanmaktadır[8,150,152].

Kolon Kanseri
Hayvan deneylerinde oligofruktozun kolon kanserini önlediği ve baskılayabildiği gösterilmiştir. Bütirat kolon kanser hücrelerini baskılar ve bu hücrelerin apoptozunu arttırır. Prekanseröz lezyonlar olan kript aberasyonlarını inhibe eder. Hayvan deneyi sonuçları ümit verici sonuçlar vermekte ise de insanlar üzerinde daha geniş kapsamlı çalışmalar yapılmalıdır[8,152-158].

İnce bağırsaklara göre daha yoğun mikroorganizma barındıran kolonda kanser daha sık görülmekte olup bakterilerin rolü olabileceğine işaret etmektedir. Gerçekten de bakteri fermentasyonu sonucu ortaya çıkan bütün ürünler vücut için yararlı değildir. Bunlar arasında karsinojenler ve tümör promotorları da vardır. Bu nedenle diyet yolu ile bu bakterilerin manipülasyonu önem taşımaktadır. Prebiyotikler kolon kanserini önlemede en az iki yolla etkili olabilirler:[1] Koruyucu özellikte metabolitler üretebilirler. Bunlardan en önemlisi kolon hücreleri için yakıt olan ve bu hücrelerin apoptozunu düzenleyen bütirattır. Prebiyotikler yolu ile bağırsakta üretilen bütiratın arttırılması yoluna gidilebilir.[2] Kolondaki metabolizmayı protein ve lipid ağırlıklı olmaktan çıkarılabilir. Bu da proteolizden sakkarolize doğru değişimle olasıdır. Prebiyotikler, prekanserojen maddeleri kanserojen maddeler haline dönüştüren enzimleri (azoredüktazlar, nitroredüktazlar ve β-glukuronidaz gibi) içeren bakterileri baskılayan laktobasillerin çoğalmasını hızlandırarak dolaylı bir etki de yaparlar[152,158].

İnülin sıçanlarda anormal kript gelişimini inhibe etmiştir. Frukto-oligosakkaritler bifidobakterilerin çoğalmasını hızlandırırken genotoksik enzimleri azaltmaktadır. Sindirime dirençli nişasta ise sterol, sekonder safra sitleri ve genotoksik enzimleri azaltmaktadır[152,158].

Serum Lipid Düzeyleri
Oligofruktoz ile beslenen sıçanlarda çok düşük dansiteli lipoprotein (VLDL) düzeyleri düşük bulunmuştur. Serum lipid düzeylerini düşürücü etkinin hangi mekanizma ile olduğu anlaşılamamıştır. Prebiyotikler insüline bağlı trigliserit sentezi inhibisyonunu düzenliyor olabilir[152,155,158].

İmmünolojik Etkileri
Etkileri probiyotikler üzerinden dolaylı yolladır[152].

Gelecekten Beklentiler
Belirli bir mikroorganizmanın çoğalmasını arttıracak (targeted) prebiyotikler üzerinde çalışmalar devam etmektedir. Bu konudaki gelişmeler optimal sinbiyotik preparatların geliştirilmesini de kolaylaştıracaktır. Bir diğer yaklaşım da prebiyotiklerin molekül ağırlığını biraz arttırarak kolonda daha uzun süre kalmasını sağlamaktır. Patojen bakterilerin bağırsak duvarına tutunmasını engelleyen “antiadeziv” prebiyotikler konusunda çalışmalar devam etmektedir.

Güvenirlik ve Doz
İnülin ve oligofruktoz yüzyıllar boyu hiç bir yan etki göstermeksizin bir besin bileşeni olarak kullanılagelmiştir. Kalorileri de düşüktür[153]. Çocuklarda günlük alınması önerilen en az miktar 5 gr'dır[153,158].

Sinbiyotikler
Probiyotik ve prebiyotikleri birlikte bulunduran besin veya destek amaçlı kullanılan ürünlerdir. Probiyotiklerle birlikte yakıtı olan prebiyotikler verildiğinde daha uzun süre canlı kalacakları varsayılmaktadır. Prebiyotik ve probiyotiklerin etkilerinin aynı yönde artırıcı olacağı düşünülmektedir. Halen sinerjistik etkiyi destekleyen bilimsel kanıtlar yoktur. Ancak başlangıç aşamadaki çalışmaların sonucu ümit vericidir[154].

 

 

Kaynaklar

1) Vanderhoof JA, Young RJ. Pediatric applications of probiotics. Gastroenterol Clin North Am 2005; 34: 451-463.

2) Floch MH, Montrose DC. Use of probiotics in humans: an analysis of the literature. Gastroenterol Clin North Am 2005; 34: 547-570.

3) Isolauri E. The role of probiotics in paediatrics. Curr Pediatr 2004; 14: 104-109.

4) Broussard EK, Surawicz CM. Probiotics and prebiotics in clinical practice. Nutr Clin Care 2004; 7: 104-113.

5) Kopp-Hoolihan L. Prophylactic and therapeutic uses of probiotics: a review. J Am Diet Assoc 2001; 101: 229-238.

6) Ouwehand A, Salminen S, Isolauri E. Probiotics: an overview of beneficial effects. Antonie van Leeuwenhoek 2002; 82: 279-289.

7) Hill HS, Guarner F. Probiotics and human health: a clinical perspective. Postgrad Med J 2004; 80: 516-526.

8) Gibson GR, Roberfroid MB. Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics. J Nutr 1995; 125: 1401-1412.

9) Ötleş S, Çağındı Ö, Akçiçek E. Probiotics and health. Asian Pacific J Cancer Prev 2003; 4: 369-372.

10) Markowitz JE, Bengmark S. Probiotics in health and disease in the pediatric patient. Pediatr Clin North Am 2002; 49: 127-141.

11) Isolauri E, Salminen S, Ouwehand AC. Probiotics. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2004; 18: 299-313.

12) Young RJ, Huffman S. Probiotic use in children. J Pediatr Health Care 2003; 17: 277-283.

13) Reid G, Jass J, Sebulsky MT, McCormick JK. Potential uses of probiotics in clinical practice. Clin Microbiol Rev 2003; 16: 658-672.

14) Sanders ME. Probiotics: considerations for human health. Nutr Rev 2003; 61: 91-99.

15) Bengmark S. Bioecologic control of the gastrointestinal tract: the role of flora and supplemented probiotics and synbiotics. Gastroenterol Clin North Am 2005; 34: 413-436.

16) Yan F, Polk DB. Commensal bacteria in the gut: learning who our friends are. Curr Opin Gastroenterol 2004; 20: 565-571.

17) Caicedo RA, Schanler RJ, Li N, Neu J. The developing intestinal ecosystem: implications for the neonate. Pediatr Res 2005; 58: 625-628.

18) Gill HS, Guarner F. Probiotics and human health: a clinical perspective. Postgrad Med J 2004; 80: 516-526.

19) Ouwehand A, Vesterlund S. Health aspects of probiotics. Drugs 2003; 6: 573-580.

20) Guarner F, Malagelada J-R. Gut flora in health and disease. Lancet 2003; 360: 512-519.

21) Tannock GW. Can the gut microflora of infants be modified by giving probiotics to mothers? J Pediatr Gastroenterol Nutr 2004; 38: 244-246.

22) Magne F, Suau A, Pochart P, Desjeux J-F. Fecal microbial community in preterm infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2005; 41: 386-392.

23) Weizman Z, Asli G, Alsheikh A. Effect of probiotic infant formula on infections in child care centers: comparison of two probiotic agents. Pediatrics 2005; 115: 5-9.

24) Vanderhoof JA, Young RJ. Current and potential uses of probiotics. Ann Allergy Asthma Immunol 2004; 93 (Suppl 3): S33-S37.

25) Isolauri E. Dietary modification of atopic disease: use of probiotics in the prevention of atopic dermatitis. Curr Allergy Asthma Reports 2004; 4: 270-275.

26) Hart AL, Lammers K, Brigidi P, et al. Modulation of human dendritic cell phenotype and function by probiotic bacteria. Gut 2004; 53: 1602-1609.

27) O'Sullivan GC, Kelly P, O'Halloran S. Probiotics: an emerging therapy. Curr Pharm Des 2005; 11: 3-10.

28) Guarner F, Perdigon G, Corthier G, Salminen S, Koletzko B, Morelli L. Should yoghurt cultures be considered probiotic? Br J Nutr 2005; 93: 783-786.

29) Senok AC, Ismaeel AY, Botta GA. Probiotics: facts and myths. Clin Microbiol Infect 2005; 11: 958-966.

30) Doron S, Snydman DR, Gorbach SL. Lactobacillus GG: bacteriology and clinical applications. Gastroenterol Clin North Am 2005; 34: 483-498.

31) Gionchetti P, Lammers KM, Rizzello F, Campieri M. VSL#3: an analysis of basic and clinical contributions in probiotic therapeutics. Gastroenterol Clin North Am 2005; 34: 499-513.

32) Salminen SJ, Gueimonde M, Isolauri E. Probiotics that modify disease risk. J Nutr 2005; 135: 1294-1298. 33. Kaur IP, Chopra K, Saini A. Probiotics: potential pharmaceutical applications. Eur J Pharma Sci 2002; 15: 1-9.

34) Meier R, Steuerwald M. Place of probiotics. Curr Opin Crit Care 2005; 11: 318-325.

35) Petrof EO, Kojima K, Ropeleski MJ, et al. Probiotics inhibit nuclear factor-kappaB and induce heat shock proteins in colonic epithelial cells through proteasome inhibition. Gastroenterology 2004; 127: 1474-1487.

36) Schaible UE, Kaufmann SH. A nutritive view on the host-pathogen interplay. Trends Microbiol 2005; 13: 373-380.

37) Rook GA, Brunet LR. Microbes, immunoregulation, and the gut. Gut 2005; 54: 317-320.

38) Marteau P, Seksik P, Lepage P, Dore J. Cellular and physiological effects of probiotics and prebiotics. Mini Rev Med Chem 2004; 4: 889-896.

39) Vanderhoof JA, Young RJ. Probiotics in pediatrics. Pediatrics 2002; 109: 956-958.

40) Penner R, Fedorak RN, Madsen KL. Probiotics and nutreceuticals: non-medicinal treatments of gastrointestinal diseases. Curr Opin Pharmacol 2005; 5: 1-8.

41) Szajewska H, Mrukowicz JZ. Use of probiotics in children with acute diarrhea. Pediatr Drugs 2005; 7: 111-122.

42) Sullivan A, Nord CE. Probiotics and gastrointestinal diseases. J Intern Med 2005; 257: 78-92.

43) Mottet C, Michetti P. Probiotics: wanted dead or alive. Dig Liver Dis 2005; 37: 3-6.

44) Zubillaga M, Weill R, Postaire E, Goldman C, Caro R, Boccio J. Effect of probiotics and functional foods and their use in different diseases. Nutr Res 2001; 21: 569-579.

45) Oberhelman RA, Gilman RH, Sheen P, et al. A placebocontrolled trial of Lactobacillus GG to prevent diarrhea in undernourished Peruvian children. J Pediatr 1999; 134: 15-20.

46) Health benefits of taking probiotics. We take vitamins and minerals to safeguard our health. Should we also add a daily dose of bacteria? Harv Womens Health Watch 2005; 12: 6-7.

47) Saavedra JM, Bauman NA, Oung I, Perman JA, Yolken RH. Feeding of Bifidobacterium bifidum and Streptococcus thermophilus to infants in hospital for prevention of diarrhoea and shedding of rotavirus.Lancet 1994; 344: 1046-1049.

48) Sjazewska H, Kotowska M, Mrukowicz J, et al. Lactobacillus GG in prevention of diarrhea in hospitalized children. J Pediatr 2001; 138: 361-365.

49) Huang JS, Bousvaros A, Lee JW, Diaz A, Davidson EJ. Efficacy of probiotic use in acute diarrhea in children: a meta-analysis. Dig Dis Sci 2002; 47: 2625-2634.

50) Van Niel CW, Feudtner C, Garrison MM, Christakis DA. Lactobacillus therapy for acute infectious diarrhea in children: a meta-analysis. Pediatrics 2002; 109: 678-684.

51) Allen SJ, Okoko B, Martinez E, et al. Probiotics for treating infectious diarrhoea. Cochrane Database Syst Rev 2004; 2: CD003048.

52) Rosenfeldt V, Michaelsen KF, Jakobsen M, et al. Effect of probiotic Lactobacillus strains on acute diarrhea in a cohort of nonhospitalized children attending day-care centers. Pediatr Infect Dis J 2002; 21: 417-419.

53) Costa-Ribeiro H, Ribeiro TC, Mattos AP, et al. Limitations of probiotic therapy in acute, severe dehydrating diarrhea. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2003; 36: 112-115.

54) Kullen MJ, Bettler J. The delivery of probiotics and prebiotics to infants. Curr Pharm Des 2005; 11: 58-74.

55) Benchimol EI, Mack DR. Probiotics in relapsing and chronic diarrhea. J Pediatr Hematol Oncol 2004; 26: 515-517.

56) Bin-Nun A, Bromiker R, Wilschanski M, et al. Oral probiotics prevent necrotizing enterocolitis in very low birth weight neonates. J Pediatr 2005; 147: 192-196.

57) Kliegman RM. Oral probiotics reduce the incidence and severity of necrotizing enterocolitis in very low birth weight infants. J Pediatr 2005; 146: 710.

58) Kliegman RM, Willouhby RE. Prevention of necrotizing enterocolitis with probiotics. Pediatrics 2005; 115: 171-172.

59) Bell FF. Preventing necrotizing enterocolitis: what works and how safe? Pediatrics 2005; 115: 173-174.

60) Lee JS, Polin RA. Treatment and prevention of necrotizing enterocolitis. Semin Neonatol 2003; 8: 449-459.

61) Lin HC, Su BH, Chen AC, et al. Oral probiotics reduce the incidence and severity of necrotizing enterocolitis in very low birth weight infants. Pediatrics 2005; 115: 1-4.

62) Hoyos AB. Reduced incidence of necrotizing enterocolitis associated with enteral administration of Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium infantis to neonates in an intensive care unit. Int J Infect Dis 1999; 3: 197-202.

63) Cremonini F, Di Caro S, Santarelli L, et al. Probiotics in antibiotic-associated diarrhoea. Dig Liver Dis 2002; 34 (Suppl 2): S78-S80.

64) D\'Souza AL, Rajkumar C, Cooke J, Bulpitt CJ. Probiotics in prevention of antibiotic associated diarrhoea: metaanalysis. Br Med J 2002; 324: 1361.

65) Hamilton-Miller JM. Probiotics and prebiotics in the elderly. Postgrad Med J 2004; 80: 447-451.

66) Arvola T, Laiho K, Torkkeli S, et al. Prophylactic Lactobacillus GG reduces antibiotic-associated diarrhea in children with respiratory infections. A randomized study. Pediatrics 1999; 104: e64.

67) Erdeve O, Tiras U, Dallar Y, Savaş S. Saccharomyces boulardii and antibiotic-associated diarrhoea in children. Aliment Pharmacol Ther 2005; 21: 1508-1509.

68) Jonkers D, Stockbrügger R. Probiotics and inflammatory bowel disease. J R Soc Med 2003; 96: 157-171.

69) Mack DR, Lebel S. Role of probiotics in the modulation of intestinal infections and inflammation. Curr Opin Gastroenterol 2003; 20: 22-26.

70) Tuohy KM, Probert HM, Smejkal CW, Gibson GR. Using probiotics and prebiotics to improve gut health. Drug Discov Today 2003; 8: 692-700.

71) Shanahan F. Probiotics in inflammatory bowel disease -therapeutic rationale and role. Adv Drug Deliv Rev 2004; 56: 809-818.

72) O'Mahony L, McCarthy J, Kelly P, et al. Lactobacillus and bifidobacterium in irritable bowel syndrome: symptom responses and relationship to cytokine profiles. Gastroenterology 2005; 128: 541-551.

73) Sartor RB. Probiotic therapy of intestinal inflammation and infections. Curr Opin Gastroenterol 2004; 21: 44-50.

74) Ghosh S, van Heel D, Playford RJ. Probiotics in inflammatory bowel disease: is it all gut flora modulation? Gut 2004; 53: 620-622.

75) Kraus TA, Mayer L. Oral tolerance and inflammatory bowel disease. Curr Opin Gastroenterol 2005; 21: 692-696.

76) Schultz M, Strauch UG, Linde HJ, et al. Preventive effects of Escherichia coli strain Nissle 1917 on acute and chronic intestinal inflammation in two different murine models of colitis. Clin Diagn Lab Immunol 2004; 11: 372-378.

77) Osman N, Adawi D, Ahrne S, Jeppsson B, Molin G. Modulation of the effect of dextran sulfate sodiuminduced acute colitis by the administration of different probiotic strains of Lactobacillus and Bifidobacterium. Dig Dis Sci 2004; 49: 320-327.

78) Sheil B, McCarthy J, O'Mahony L, et al. Is the mucosal route of administration essential for probiotic function? Subcutaneous administration is associated with attenuation of murine colitis and arthritis. Gut 2004; 53: 694-700.

79) Kruis W, Fric P, Pokrotnieks J, et al. Maintaining remission of ulcerative colitis with the probiotic Escherichia coli Nissle 1917 is as effective as with standard mesalazine. Gut 2004; 53: 1617-1623.

80) Furrie E, Macfarlane S, Kennedy A, et al. Synbiotic therapy (Bifidobacterium longum/Synergy 1) initiates resolution of inflammation in patients with active ulcerative colitis: a randomised controlled pilot trial. Gut 2005; 54: 242-249.

81) Niv E, Naftali T, Hallak R, Vaisman N. The efficacy of Lactobacillus reuteri ATCC 55730 in the treatment of patients with irritable bowel syndrome – a double blind, placebo-controlled, randomized study. Clin Nutr 2005; 24: 925-931.

82) Floch MH. Use of diet and probiotic therapy in the irritable bowel syndrome: analysis of the literature. J Clin Gastroenterol 2005; 39 (5 Suppl): S243-S246.

83) Verdu EF, Collins SM. Irritable bowel syndrome and probiotics: from rationale to clinical use. Curr Opin Gastroenterol 2005; 21: 697-701.

84) Bausserman M, Michail S. The use of Lactobacillus GG in irritable bowel syndrome in children: a double-blind randomized control trial. J Pediatr 2005;147: 197-201.

85) Howard JC, Reid G, Gan BS. Probiotics in surgical wound infections: current status. Clin Invest Med 2004; 27: 274-281.

86) Woodcock NP, McNaught CE, Morgan DR, Gregg KL, MacFie J. An investigation into the effect of a probiotic on gut immune function in surgical patients. Clin Nutr 2004; 23: 1069-1073.

87) Rayes N, Seehofer D, Theruvath T, et al. Supply of pre- and probiotics reduces bacterial infection rates after liver transplantation: a randomized, double-blind trial. Am J Transplant 2005; 5: 125-130.

88) Rayes N, Seehofer D, Muller AR, et al. Influence of probiotcs and fibre on the incidence of bacterial infections following major abdominal surgery: results of a prospective trial [in German]. Z Gastroenterol 2002; 40: 869-876.

89) Ericsson CD. Nonantimicrobial agents in the prevention and treatment of traveler's diarrhea. Clin Infect Dis 20051; 41 (Suppl 8): S557-563.

90) Penner R, Fedorak RN, Madsen KL. Probiotics and nutreceuticals: non-medicinal treatments of gastrointestinal diseases. Curr Opin Pharmacol 2005; 5: 1-8.

91) Mottet C, Michetti P. Probiotics: wanted dead or alive. Dig Liver Dis 2005; 37: 3-6.

92) Sullivan A, Nord CE. Probiotics and gastrointestinal diseases. J Intern Med 2005; 257: 78-92.

93) Hamilton-Miller JM. The role of probiotics in the treatment and prevention of Helicobacter pylori infection. Int J Antimicrobial Agents 2003; 22: 360-366.

94) Johnson-Henry KC, Mitchell DJ, Avitzur Y, Galindo- Mata E, Jones NL, Sherman PM. Probiotics reduce bacterial colonization and gastric inflammation in H. pylori-infected mice. Dig Dis Sci 2004; 49: 1095-1102.

95) Tursi A, Brandimarte G, Giorgetti GM, Modeo ME. Effect of Lactobacillus casei supplementation on the effectiveness and tolerability of a new second-line 10- day quadruple therapy after failure of a first attempt to cure Helicobacter pylori infection. Med Sci Monit 2004; 10: CR662-CR666.

96) Sheu BS, Wu JJ, Lo CY, et al. Impact of supplement with Lactobacillus- and Bifidobacterium-containing yogurt on triple therapy for Helicobacter pylori eradication. Aliment Pharmacol Ther 2002; 16: 1669-1675.

97) Reid G, Bocking A. The potential for probiotics to prevent bacterial vaginosis and preterm labor. Am J Obstet Gynecol 2003; 189: 1202-1208.

98) Reid G. The potential role of probiotics in pediatric urology. J Urol 2002; 168: 1512-1517.

99) Reid G. Probiotics for urogenital health. Nutr Clin Care 2002; 5: 3-8.

100) Reid G, Hammond JA. Probiotics. Some evidence of their effectiveness. Can Fam Physician 2005; 51: 1487-1493.

101) Hoesl CE, Altwein JE. The probiotic approach: an alternative treatment option in urology. Eur Urol 2005; 47: 288-296.

102) Fang H, Elina T, Heikki A, Seppo S. Modulation of humoral immune response through probiotic intake. FEMS Immunol Med Microbiol 2000; 29: 47-52.

103) De Vrese M, Rautenberg P, Laue C, Koopmans M, Herremans T, Schrezenmeir J. Probiotic bacteria stimulate virus-specific neutralizing antibodies following a booster polio vaccination. Eur J Nutr 2005; 44: 406-413.

104) Bruzzese E, Raia V, Gaudiello G, et al. Intestinal inflammation is a frequent feature of cystic fibrosis and is reduced by probiotic administration. Aliment Pharmacol Ther 2004; 20: 813-819.

105) Vaarala O. Immunological effects of probiotics with special reference to lactobacilli. Clin Exp Allergy 2003; 33: 1634-1640.

106) Cunningham-Rundles S, Ahrne S, Bengmark S, et al. Probiotics and immune response. Am J Gastroenterol 2000; 95(1 Suppl): S22-S25.

107) MacDonald TT, Gordon JN. Bacterial regulation of intestinal immune responses. Gastroenterol Clin North Am 2005; 34: 401-412.

108) Kalliomaki MA, Walker WA. Physiologic and pathologic interactions of bacteria with gastrointestinal epithelium. Gastroenterol Clin North Am 2005; 34: 383-399.

109) Rinne M, Kalliomaki M, Arvilommi H, Salminen S, Isolauri E. Effects of probiotics and breastfeeding on the Bifidobacterium and Lactobacillus/Enterococcus microbiota and humoral immune responses. J Pediatr 2005; 147: 186-191.

110) Kalliomaki MA, Isolauri E. Probiotics and downregulation of the allergic response. Immunol Allergy Clin North Am 2004; 24: 739-752.

111) Kalliomaki M, Kirjavainen P, Eerola E, Kero P, Salminen S, Isolauri S. Distinct patterns of neonatal gut microflora in infants in whom atopy was not developing. J Allergy Clin Immunol 2001; 107: 129-134.

112) Schultz M, Göttl C, Young RJ, Iwen P, Vanderhoff JA. Administration of oral probiotic bacteria to pregnant women causes temporary infantile colonization. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2004; 38: 293-297.

113) Isolauri E. Dietary modification of atopic disease: use of probiotics in the prevention of atopic dermatitis. Curr Allergy Asthma Rep 2004; 4: 270-275.

114) Flohr C, Pascoe D, Williams HC. Atopic dermatitis and the “hygiene hypothesis”: too clean to be true? Br J Dermatol 2005; 152: 202-216.

115) Viljanen M, Savilahti E, Haahtela T, et al. Probiotics in the treatment of atopic eczema/dermatitis syndrome in infants: a double-blind placebo-controlled trial.Allergy 2005; 60: 494-500.

116) Rautava S, Kalliomaki M, Isolauri E. New therapeutic strategy for combating the increasing burden of allergic disease: probiotics – A Nutrition, Allergy, Mucosal Immunology and Intestinal Microbiota (NAMI) Research Group Report. J Allergy Clin Immunol 2005; 116: 31-37.

117) Weston S, Halbert A, Richmond P, Prescott SL. Effects of probiotics on atopic dermatitis: a randomised controlled trial. Arch Dis Child 2005; 90: 892-897.

118) Michaelsen KF. Probiotics, breastfeeding and atopic eczema. Acta Derm Venereol 2005; 215: (Suppl) 21-24.

119) Bunselmeyer B. Probiotics and prebiotics for the prevention and treatment of atopic eczema [in German]. Hautarzt 2005 Oct 21; [Epub ahead of print].

120) Kalliomaki M, Salminen S, Arvilommi H, et al. Probiotics in primary prevention of atopic disease:a randomized placebo-controlled trial. Lancet 2001;357: 1076-1079.

121) Lodinova-Zadnikova R, Cukrowska B, Tlaskalova- Hogenova H. Oral administration of probiotic Escherichia coli after birth reduces frequency of allergies and repeated infections later in life (after 10 and 20 years). Int Arch Allergy Immunol 2003; 131: 209-211.

122) Commane D, Hughes R, Shortt C, Rowland I.The potential mechanisms involved in the anticarcinogenic action of probiotics. Mutation Res 2005; 591: 276-289.

123) Kampman E, Goldbohm RA, van den Brandt PA, van't Veer P. Fermented dairy products, calcium, and colorectal cancer in The Netherlands Cohort Study. Cancer Res 1994; 54: 3186-3190.

124) Mann GV. A factor in yogurt lowers cholesterolemia in man. Atherosclerosis 1977; 26: 335-340.

125) Hlivak P, Odraska J, Ferencik M, Ebringer L, Jahnova E, Mikes Z. One-year application of probiotic strain Enterococcus faecium M-74 decreases serum cholesterol levels. Bratisl Lek Listy 2005; 106: 67-72.

126) Taranto MP, Medici M, Perdigon G, Ruiz Holgado AP, Valdez GF. Evidence for hypocholesterolemic effect of Lactobacillus reuteri in hypercholesterolemic mice. J Dairy Sci 1998; 81: 2336-2340.

127) Mohan JC, Arora R, Khalilullah M. Short-term hypolipidemic effects of oral Lactobacillus sporogenes therapy in patients with primary dyslipidemias. Indian Heart J 1990; 42: 361-364.

128) Agerholm-Larsen L, Raben A, Haulnik N, Hansen AS, Manders M, Astrup A. Effect of eight week intake of probiotic milk products on risk factors for cardiovascular diseases. Eur J Clin Nutr 2000; 54: 288-289.

129) Aihara K, Kajimoto O, Hirata H, Takahashi R, Nakamura Y. Effect of powdered fermented milk with Lactobacillus helveticus on subjects with highnormal blood pressure or mild hypertension. J Am Coll Nutr 2005; 24: 257-265.

130) Sanders ME. Considerations for use of probiotic bacteria to modulate human health. J Nutr 2000; 130 (2S Suppl): 384S-390S.

131) Hata Y, Yamamoto M, Ohni M, Nakajima K, Nakamura Y, Takano T. A placebo-controlled study of the effect of sour milk on blood pressure in hypertensive subjects. Am J Clin Nutr 1996; 64: 767-771.

132) Hatakka K, Martio J, Korpela M, et al. Effects of probiotic therapy on the activity and activation of mild rheumatoid arthritis--a pilot study. Scand J Rheumatol 2003; 32: 211-215.

133) Jia L, Zhang MH. Comparison of probiotics and lactulose in the treatment of minimal hepatic encephalopathy in rats. World J Gastroenterol 2005;11: 908-911.

134) Bongaerts G, Severijnen R, Timmerman H. Effect of antibiotics, prebiotics and probiotics in treatment for hepatic encephalopathy. Med Hypotheses 2005;64: 64-68.

135) Liu Q, Duan ZP, Ha da K, Bengmark S, Kurtovic J, Riordan SM. Synbiotic modulation of gut flora: effect on minimal hepatic encephalopathy in patients with cirrhosis. Hepatology 2004; 39: 1441-1449.

136) Solga SF, Diehl AM. Gut flora-based therapy in liver disease? The liver cares about the gut. Hepatology 2004; 39: 1197-1200.

137) Solga SF. Probiotics can treat hepatic encephalopathy. Med Hypotheses 2003; 61: 307-313.

138) Gerbitz A, Schultz M, Wilke A, et al. Probiotic effects on experimental graft-versus-host disease: let them eat yogurt. Blood 2004; 103: 4365-4367.

139) Cağlar E, Kargul B, Tanboga I. Bacteriotherapy and probiotics' role on oral health. Oral Dis 2005; 11: 131-137.

140) Montalto M, Vastola M, Marigo L, et al. Probiotic treatment increases salivary counts of lactobacilli: a double-blind, randomized, controlled study. Digestion 2004; 69: 53-56.

141) Ahola AJ, Yli-Knuuttila H, Suomalainen T, et al. Short-term consumption of probiotic-containing cheese and its effect on dental caries risk factors. Arch Oral Biol 2002; 47: 799-804.

142) Nase L, Hatakka K, Savilahti E, et al. Effect of long-term consumption of a probiotic bacterium, Lactobacillus rhamnosus GG, in milk on dental caries and caries risk in children. Caries Res 2001; 35: 412-420.

143) De Angelis M, Rizzello CG, Fasano A, et al. VSL#3 probiotic preparation has the capacity to hydrolyze gliadin polypeptides responsible for Celiac Sprue probiotics and gluten intolerance. Biochim Biophys Acta 2006; 1762: 80-93.

144) Schroeder B, Winckler C, Failing K, Breves G. Studies on the time course of the effects of the probiotic yeast Saccharomyces boulardii on electrolyte transport in pig jejunum. Dig Dis Sci 2004; 49: 1311-1317.

145) Foligne B, Senegas-Balas F, Antonie JM, Cayuela C, Rolf-Pedersen N, Balas D. Trophic status of the small intestine in young and aged rats: modulation by a yogurt-supplemented diet. Dig Dis Sci 2004; 49: 1291-1301.

146) Nardone G, Rocco A. Probiotics: a potential target for the prevention and treatment of steatohepatitis. J Clin Gastroenterol 2004; 38: S121-S122.

147) Logan AC, Katzman M. Major depressive disorder: probiotics may be an adjuvant therapy. Med Hypotheses 2005; 64: 533-538.

148) Coşkun T. Pre-, pro- ve sinbiyotikler: genel bilgiler. Katkı Pediatri Dergisi 2004; 26 (Özel Sayı): 151-197.

149) Land MH, Rouster-Stevens K, Woods CR, Cannon ML, Cnota J, Shetty AK. Lactobacillus sepsis associated with probiotic therapy. Pediatrics 2005; 115: 178-181.

150) Tokunaga T. Novel physiological function of fructooligosaccharides. BioFactors 2004; 21: 89-94.

151) McCarthy KC, Rastall RA. Sticking your'ose in it: prebiotics. Biologist 2003; 50: 259-262.

152) Manning TS, Gibson GR. Prebiotics. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2004; 18: 287-298.

153) ESPGHAN Committee on Nutrition: Agostini C, Axelsson I, Goulet O, et al. Prebiotic oligosaccharides in dietetic products for infants: a commentary by the ESPGHAN Committee on Nutrition. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2004; 39: 465-473.

154) Rastall RA, Maitin V. Prebiotics and synbiotics: towards the next generation. Curr Opin Biotechnol 2002; 13: 490-496.

155) Fanaro S, Jelinek J, Stahl B, Boehm G, Kock R, Vigi V. Acidic oligosaccharides from pectin hydrolysate as new component for infant formulae: effect on intestinal flora, stool characteristics, and pH. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2005; 41: 186-190.

156) Gibson GR. Fibre and effects on probiotics (the prebiotic concept). Clin Nutr 2004; 1 (Suppl): 25-31.

157) Langlands SJ, Hopkins MJ, Coleman N, Cummings JH. Prebiotic carbohydrates modify the mucosa associated microflora of the human large bowel. Gut 2004; 53: 1610-1616.

158) Brannon C. Prebiotics: feeding friendly bacteria. Today's Dietitian September 2003.

 

 

Probiotics: effects on immunity

 

American Journal of Clinical Nutrition, Vol. 73, No. 2, 444S-450s, February 2001

 

Erika Isolauri, Yelda Sütas, Pasi Kankaanpää, Heikki Arvilommi and Seppo Salminen

 

1 From the Department of Pediatrics and the Department of Biochemistry and Food Chemistry, the University of Turku, Turku, Finland; and the National Public Health Institute, Turku, Finland.

 

2 Presented at the symposium Probiotics and Prebiotics, held in Kiel, Germany, June 11–12, 1998. http://www.ajcn.org/cgi/content/full/73/2/444S - RFN2#RFN2

 

3 Address reprint requests to E Isolauri, Department of Pediatrics, University of Turku, 20520 Turku, Finland.

 

ABSTRACT

The gastrointestinal tract functions as a barrier against antigens from microorganisms and food. The generation of immunophysiologic regulation in the gut depends on the establishment of indigenous microflora. This has led to the introduction of novel therapeutic interventions based on the consumption of cultures of beneficial live microorganisms that act as probiotics. Among the possible mechanisms of probiotic therapy is promotion of a nonimmunologic gut defense barrier, which includes the normalization of increased intestinal permeability and altered gut microecology. Another possible mechanism of probiotic therapy is improvement of the intestine's immunologic barrier, particularly through intestinal immunoglobulin A responses and alleviation of intestinal inflammatory responses, which produce a gut-stabilizing effect. Many probiotic effects are mediated through immune regulation, particularly through balance control of proinflammatory and anti-inflammatory cytokines. These data show that probiotics can be used as innovative tools to alleviate intestinal inflammation, normalize gut mucosal dysfunction, and down-regulate hypersensitivity reactions. More recent data show that differences exist in the immunomodulatory effects of candidate probiotic bacteria. Moreover, distinct regulatory effects have been detected in healthy subjects and in patients with inflammatory diseases. These results suggest that specific immunomodulatory properties of probiotic bacteria should be characterized when developing clinical applications for extended target populations.

Key Words: Allergy • gastrointestinal tract • immune response • infants • inflammation • probiotics • antigen • lymphocytes • microflora

ROLE OF GUT MUCOSAL BARRIER IN HOST DEFENSE

The primary role of the gastrointestinal tract is to digest and absorb nutrients to meet the metabolic requirements and demands for normal human growth and development. In addition, the intestinal mucosa provides a protective host defense against the constant presence of antigens from food and microorganisms in the gut lumen. Protection against potentially harmful agents is ensured by many factors, including saliva, gastric acid, peristalsis, mucus, intestinal proteolysis, intestinal flora, and epithelial cell membranes with intercellular junctional complexes (1).

An abrupt change in gut barrier function occurs at birth when the gut switches from processing amniotic fluid to digesting milk. Food consumption initiates the release of trophic hormones and the activation of secretion, motility, and absorption (2). During postnatal development, further maturational and adaptive events in the gut defense barrier include the appearance of mucosal proteins and digestive enzymes and the development of the intestinal flora. Gastric acidity is an important defense against microorganisms and secretion of hydrochloric acid by gastric mucosa develops during the first months of life (3). Goblet cell mucus that covers the epithelial surface of the gastrointestinal tract is an important physical barrier that interferes with intestinal attachment of luminal antigens. The establishment of normal bacterial populations can prevent overgrowth of potential pathogens in the gastrointestinal tract. Maturational changes also affect the epithelial cell membranes, a major mechanical interface between the internal environment of the host and the luminal contents. It was shown in experimental animals that postnatal maturation of small intestinal brush border membranes is associated with increased food-protein binding capacity (4). The capacity of antigens to bind to epithelial cells is related to the rate and route of antigen transfer and is shown to influence the intensity of mucosal immune responses (5).

 

GUT-ASSOCIATED LYMPHOID TISSUE

The surface of mucosal membranes is protected by a local adaptive immune system. The gut-associated lymphoid tissue represents the largest mass of lymphoid tissue in the human body. Consequently, it constitutes an important element of the total immunologic capacity of the host. The regulatory events of the intestinal immune response occur in different physiologic compartments: aggregated in follicles and Peyer's patches and distributed within the mucosa, the intestinal epithelium, and secretory sites (6). The intraepithelial T lymphocytes mainly exhibit a suppressor and cytotoxic phenotype, whereas the lamina propria cells exhibit a helper and inducer phenotype. The lamina propria is endowed with lymphocytes belonging to the B cell lineage. Immunoglobulin A (IgA) antibody production is abundant at mucosal surfaces. In contrast with IgA in serum, secretory IgA is present in dimeric or polymeric form. Secretory IgA is resistant to intraluminal proteolysis and does not activate complement or inflammatory responses, which makes secretory IgA ideal for protecting mucosal surfaces. There are differences between the upper and lower parts of the human gut-associated immune system in the isotype distribution of immunoglobulin-producing cells (7). IgA1 immunocytes predominate in the small intestine, whereas IgA2-producing cells are most frequent in the colon, the latter being more resistant to bacterial proteases.

The secretory IgA antibodies in the gut are part of the common mucosal immune system, which includes the respiratory tract, and lacrimal, salivary, and mammary glands. Consequently, an immune response initiated in the gut-associated lymphoid tissue can affect immune responses at other mucosal surfaces. The lymphocyte maturation cycle involves antigen transport across Peyer's patches and the presentation of antigens to T lymphocytes of a helper and inducer phenotype, which proliferate and induce B cell response. The specific antibody-secreting lymphocytes appear in peripheral blood 2–4 d after antigen exposure, reach a maximum concentration after 6–8 d, and persist in the blood for 2–3 wk. Studies show that these cells can reside in the gut. Homing receptors on lymphocytes, which interact with ligands on endothelial cells, target the migration of lymphocytes into tissues (8, 9). Antigen-specific systemic suppression after oral antigen introduction can be seen after 1–2 d and oral tolerance to systemic challenge becomes established within 5–7 d (10).

Data suggest that interactions of lymphocytes with the intestinal epithelium are perhaps more important than what was realized previously (11). Lymphocytes, particularly those of B cell lineage, can induce enterocytes into M cell like cells, a unique epithelium that comprises cuboidal epithelial cells, very few goblet cells, and specialized antigen sampling cells, which are typical to Peyer's patches. These cells effectively transfer particles and microbes from the gut lumen into underlying follicles. The induction of gut-seeking B cells, ie, by probiotics, may influence mucosal immunity beyond the secretion of IgA.

Intraepithelial lymphocytes, typically T cells with gamma, delta receptors, provide other unexplored mechanisms of mucosal immunity. These cells interact with the epithelial cells and protect the mucosa by killing infected cells and attracting other immune cells to combat infection. In mice, these cells act as exceptional T cells because they are generated neither in the thymus nor in the lymph nodes, but are instead generated locally in cryptopatches, which are cell clusters under the epithelial lining of the gut (12).

CONTROL OF ANTIGEN ABSORPTION IN THE GUT

 

The small intestine is challenged by a myriad of antigens encountered by way of the enteric route. Moreover, the small intestine is exposed to rapid and constant changes in the composition of the antigen load. Most antigens are excluded by a well-functioning mucosal barrier in the gut (1). In addition to the first line of gut defense, immune exclusion, specialized antigen transport mechanisms exist in the villous epithelium. Antigens are absorbed across the epithelial layer by transcytosis; here, the main degradative pathway entails lysosomal processing of the antigen. This second line of defense, immune elimination, is directed toward the removal of antigens that have penetrated the mucosa. A minor pathway allows for the transport of unprocessed antigens (13, 14). Peyer's patches, crucial in determining the subsequent immune responses to the presence of the antigen, are covered by the M cells. In general, antigen transport across this epithelium is characterized by rapid uptake and reduced degradation. Antigens are presented to subjacent T cells; these differentiate into various effector cells that mediate active immune suppression and promote the differentation of IgA-secreting B cells (15). As a result of the absorption process across the intestinal mucosa, dietary antigens are altered into a tolerogenic form (Figure 1 ). Consequently, hyporesponsiveness to antigens, eg, food proteins, oral tolerance is a hallmark of the intestinal immune system.

 


View larger version (19K):
[in this window]
[in a new window]
 

FIGURE 1. Mechanisms of oral tolerance in relation to the dose of antigen given. IFN, interferon; IG, immunoglobulin; IL, interlukin, TGF, transforming growth.

 

 

 

ORAL TOLERANCE

 

It is recognized that the type of antigen, the route of antigen entry, and the dose of the antigen are crucial in determining the development of the T-cell response. The establishment of tolerance to orally administered antigen further depends on the age of the host and the timing of the encounter. Upon antigen exposure, immune cells respond with the release of a host of cytokines that then direct the subsequent immune responses. The demonstration that T helper 1– and T helper 2–like cells produce highly polarized patterns of cytokines has offered a conception of the distinct immune responsiveness to an antigen (16). Early events in the immunologic activation promote the generation of these cytokines. Interleukin 4 is obligatory for the development of T helper 2 phenotype, which may lead to enhanced IgE production, eosinophilia, and atopic disease. T-helper-1 cells are responsible for directing cell-mediated immune response to intracellular pathogens. In health, a critical balance is generated and maintained between protective mucosal immunity, including vigorous immune responses to pathogenic antigens, and systemic hyporesponsiveness specific to ubiquituous antigens, eg, food.

Oral tolerance is the immunologic hyporesponsiveness to antigens encountered through the enteric route (10, 15). Studies in experimental animals show that the dose and frequency of a fed antigen influence the course of tolerance acquisition (15). Feeding high doses of an antigen results in clonal deletion or anergy, whereas feeding low doses of an antigen results in active suppression subsequent to the induction of regulatory T cells in Peyer's patches (Figure 1 ). The regulatory T lymphocytes function through the production of suppressive cytokines, including interleukin 4, interleukin 10, and transforming growth factor ß. Clonal deletion or anergy is preceded by the local production of interleukin 12, interferon (with consequent suppression of interleukin 4 and transforming growth factor ß generation), and involves the apoptosis of T helper 1 cells. It is therefore suggested that one of the major mechanisms by which the gut-associated lymphoid tissue maintains homeostasis is via local cytokine regulation, particularly transforming growth factor ß–associated low-dose tolerance.

Not all intraluminal antigens induce oral tolerance. Intraluminal bacterial antigens elicit specific responses in the gut-associated lymphoid tissue. This can be explained by the binding capacity of intraluminal bacterial antigens to epithelial cells, which allows antigen entry via enterocytes and escapes tolerance induction in Peyer's patches. Such tonic immune responses in the gut-associated lymphoid tissue may allow for control of the metabolic activity and balance of the gut microflora (15). Different adhesion capacities of antigens to epithelial cells have been reported and available probiotics have been classified according to this property (17). Strong adhesion of antigens to epithelial cells is associated with enhanced gut immune response. On the other hand, Duchmann et al (18) showed that healthy individuals are tolerant to their own microflora and that such tolerance is abrogated in patients with inflammatory bowel disease. Alteration of the properties of the indigenous microflora by probiotic therapy reversed some immunologic disturbances characteristic of inflammatory bowel disease (19). These data suggest that candidate probiotic bacteria play a paradoxical role in immune regulation: enhancement of gut-immune response and promotion of oral tolerance. Such paradoxical regulation of the immune response to enteral antigens seems to be a constant finding in the gut-associated lymphoid tissue, and oral tolerance is considered to be a concomitant effect of immune exclusion and suppression of systemic immune response, possibly attributed to the dual effect of the suppressor cytokine transforming growth factor ß.

 

ORAL TOLERANCE OR ALLERGIC SENSITIZATION?

Many of the immunoregulatory aberrations favoring sensitization instead of tolerance induction prevail in early infancy. The intestine's antigen exclusion, elimination, and immune regulation mechanisms are incomplete during a variable period after birth, predisposing it to aberrant antigen uptake (1). The immature immunologic protection manifests itself in reduced capacity to generate IgA-producing cells. T-cell function is aberrant as well, and there are profound differences in immunoregulatory cytokine generation between the cells of infants and those of adults (20). In newborns, the cytokine profile is polarized away from cell-mediated immunity toward humoral immunity and the abundance of interleukin 4–generating cells during a critical period may divert the immunologic T-cell memory to T-helper-2 phenotype, which leads to enhanced IgE production and possibly to atopic sensitization (21).

The immature gut barrier may lead to aberrant antigen transfer and immune responses and thus explain the vulnerability of oral tolerance breakdown at an early age (22). It has been suggested that inadequate production of the antiinflammatory cytokine transforming growth factor ß by neonatal lymphocytes predisposes a person to sensitization by low doses of enteric antigen (15). At an early age, such antigens are frequently derived from food and allergic reactions to foods are common (22).

In the context of inflammation, the altered rate, route, and mode of antigen presentation may lead to abrogation of oral tolerance. Intestinal permeability can be secondarily increased because of inflammation in the intestinal mucosa induced by viruses, bacteria, or dietary antigens (14, 23). A great amount of antigens may thus traverse the mucosal barrier, and the routes of transport may be altered. During the ensuing mucosal dysfunction caused by immaturity, infection, or hypersensitivity reaction, the normal pattern of antigen handling is impaired (1, 14), which may evoke aberrant immune responses and lead to sensitization (24). These data imply that allergic response to dietary antigens is caused by failure of the gut-associated lymphoid tissue to achieve or maintain oral tolerance to these antigens.

INTESTINAL FLORA: EFFECT ON THE GUT DEFENSE MECHANISMS

Microbial colonization begins after birth, but the development of the intestinal microflora and the gut barrier is a gradual process. The maternal intestinal flora is a source of bacteria colonizing the newborn's intestine. Colonization is also determined by contact with surroundings. Initially, facultative anaerobic strains dominate. Thereafter, differences exist in the composition of species, mainly because of the type of diet. Breast-feeding encourages the growth of bifidobacteria, whereas formula-fed infants have a more complex microflora made up of bifidobacteria, bacteroides, clostridia, and streptococci. After weaning, the composition of the microflora resembles that of the adult flora (7). Although bacteria are distributed throughout the intestine, the major concentration of microbes can be found in the large intestine.

The bacteria of the adult human gut include transient and indigenous types (25). The mouth harbors a complex microflora consisting of facultative and strict anaerobes, which includes streptococci, bacteroides, lactobacilli, and yeasts. The upper bowel (stomach, duodenum, and jejunum) has a sparse microflora with 1 x 108 colony-forming units/L contents. From the ileum and through the remainder of the digestive tract, bacterial concentrations gradually increase, reaching 1 x 1011–1012 colony-forming units/g in the colon. Up to 500 species of bacteria may be present in the adult human large intestine (7). Several reports indicated that 5 genera account for most of the viable forms of anaerobic bacteria in the large intestine: Bacteroides, Eubacterium, Bifidobacterium, Peptostreptococcus, and Fusobacterium. Various facultative and aerobic organisms are present in the colon. Cumatively, it is estimated that bacteria account for 35–50% of the volume of the contents in the human colon.

The gut microflora is an important constituent in the intestine's defense barrier, as shown by increased antigen transport across the gut mucosa in the absence of an intestinal microflora. This notion is further supported by a demonstration that the gut microflora elicit specific immune responses at a local and a systemic level (14, 26, 27), Moreover, the gut flora is shown to induce and maintain oral tolerance in experimental animal models (28). The intestinal flora allows for persistence of systemic hyporesponsiveness to an antigen and shortens the abrogation of hyporesponsiveness mediated by the Escherichia coli toxin.

In addition to participation in tolerance induction, intestinal colonization acts as an important antigenic stimulus for the maturation of the gut-associated lymphoid tissue (29, 30). The capacity to generate IgA-producing cells progressively increases in response to intestinal antigenic stimulation, particularly the establishment of the gut microflora (30, 31). Upon colonization, organisms have been shown to translocate to the mesenteric lymph node, but the number of translocating bacteria begins to decrease with the onset of specific IgA response, reflecting maturation of the intestine's immunologic defense mechanisms.

The role of the intestinal microflora in oral tolerance induction to the IgE response was investigated in germfree mice (32). In contrast with control mice, germfree animals maintained a T-helper-2-type immune response, eg, production of IgE antibodies, to orally administered ovalbumin. Abrogation of oral tolerance was due to the lack of intestinal flora. Aberrant IgE response by germfree mice could be corrected by the reconstitution of such flora at the neonatal stage, but not by any reconstitution exerted at a later age. These results suggest that in affecting the development of gut-associated lymphoid tissue at the neonatal stage, the intestinal bacterial flora plays crucial role in generating a T-helper-2 population that is susceptible to oral tolerance induction.

Our recent studies, in which we studied microflora development in vaginally born and cesarean delivery infants whose mothers received prophylactic antibiotics, indicate major differences in the culturable microflora (33). Differences were still observed at age 6 mo when a substantial proportion of children born by cesarean delivery were not colonized with Bacteroides fragilis. Colonization appeared to be associated with the maturation of humoral immune mechanisms. Interestingly, B. fragilis and, to a lesser extent, bifidobacteria, were important in this respect because infants harboring these organisms had more circulating IgA- and IgM-secreting cells. These results suggest that intestinal microflora is important in human individuals and that qualitative differences in the composition of the microflora might affect immunologic homeostasis. The effect of gut microflora on the maturation of the gut immune defense culminates in early infancy when the mode of immune responsiveness to antigens is consolidated (21, 22).

BACTERIOTHERAPY: PROBIOTICS

The demonstration that the gut microflora is an important constituent in the intestine's mucosal barrier has introduced the concept of probiotic therapy: therapeutic application of potentially beneficial microorganisms, which act as probiotics. A probiotic has been defined as a live microbial feed supplement that beneficially affects the host by improving its intestinal microbial balance (34). The definition is unsatisfactory for the purposes of human nutrition. Therefore, a European Commission concerted action program, coordinated by the International Life Sciences Institute, redefined probiotics as "A live microbial food ingredient that is beneficial to health" (7).

The criteria for a microorganism to be defined as probiotic include that the strain be of human origin, be safe for human use, be stable in acid and bile, and adhere to the intestinal mucosa (35). The genera most frequently used as probiotics are Lactobacillus and Bifidobacterium.

PROBIOTICS: IMMUNOMODULATION OF LOCAL AND SYSTEMIC IMMUNE RESPONSE

 

Probiotic bacteria are shown to promote the endogeneous host defense mechanisms. In addition to the effects of probiotics on nonimmunologic gut defense, which is characterized by stabilization of the gut microflora (7), probiotic bacteria have been shown to enhance humoral immune responses and thereby promote the intestine's immunologic barrier (14, 26). Moreover, probiotic bacteria have been shown to stimulate nonspecific host resistance to microbial pathogens (36, 37), and thereby aid in immune elimination, and to modulate the host's immune responses to potentially harmful antigens with a potential to down-regulate hypersensitivity reactions (27, 38).

Nonspecific immunomodulation

Oral introduction of lactobacilli can enhance nonspecific host resistance to microbial pathogens and thereby facilitate the exclusion of pathogens in the gut (36, 37). Several strains of live lactic acid bacteria have been shown to induce in vitro the release of the proinflammatory cytokines tumor necrosis factor , and interleukin 6, reflecting stimulation of`nonspecific immunity (39).

Oral introduction of Lactobacillus casei and Lactobacillus bulgaricus activates the production of macrophages (36) and administration of L. casei and Lactobacillus acidophilus activates phagocytosis in mice (37). Enhanced phagocytosis was also reported in humans by L. acidophilus Lal (40). Phagocytosis is responsible for early activation of the inflammatory response before antibody production. Phagocytes release toxic agents, eg, reactive oxygen intermediates and lytic enzymes, in various inflammatory reactions. Phagocytic activity results in the further recruitment of immunocompetent cells and the generation of inflammatory response. More recently, enhanced phagocytic activity was observed in atopic infants with food allergies compared with control infants, indicating that the capacity to generate and release functionally active products is increased in the phagocytes of patients with allergic inflammation (41). It is therefore interesting to note that probiotic bacteria were shown to modulate phagocytosis differently in healthy and allergic subjects: in healthy persons there was an immunostimulatory effect, whereas in allergic persons, down-regulation of the inflammatory response was detected (42).

In general, intestinal inflammation is accompanied with imbalance of the intestinal microflora (7). Rotavirus diarrhea is associated with an increased concentration of fecal urease (43), which is a proinflammatory mediator that predisposes gut mucosa to ammonia-induced destruction and thus to the overgrowth of urease-producing bacteria. A change of bacterial composition was also reported in patients with rheumatoid arthritis in comparison with healthy subjects, implying that the intestinal microflora constitutes an ecosystem that responds to inflammation beyond the gut. Indeed, fecal urease concentrations are shown to be elevated in patients with juvenile chronic arthritis (44). In such inflammatory states of infectious and noninfectious etiology, oral probiotic therapy proves to normalize fecal urease concentration (43, 44). Thus, probiotic therapy may help stabilize the gut microbial environment (7) and thereby prevent the generation of inflammatory mediators, which is a constant response of the gut-associated lymphoid tissue to potentially harmful intraluminal antigens that have the potential to disrupt intestinal integrity (1, 6).

Proinflammatory cytokines, including interleukin 1, tumor necrosis factor , and interferon , play a pivotal, yet paradoxical, role in inflammation. Experiments in cytokine transgenic knockout mice show that a harmless immune response to commensal gut microflora becomes a harmful inflammatory state in the absence of interleukin 10 and interleukin 2 (45). This indicates that inflammation is induced by an unbalanced local or systemic cytokine milieu. Oral bacteriotherapy with Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) was shown to reduce elevated fecal concentrations of tumor necrosis factor in patients with atopic dermatitis and cow milk allergy (46). Paradoxically, ingestion of lactobacilli in fermented milk products or as live attenuated bacteria was shown to potentiate the interferon production by peripheral blood mononuclear cells (47, 48). Interferon can promote the uptake of antigens in Peyer's patches (49), where specific IgA-committed cells are generated. An increase in systemic and mucosal IgA response to dietary antigens was shown after oral administration of lactobacilli (14, 26, 30). Therefore, ingestion of probiotic bacteria may stabilize the immunologic barrier of the gut mucosa by reducing the generation of local proinflammatory tumor necrosis factor and by reinforcing the systemic production of interferon with physiologic protective effects in the gut. However, aberrant interferon production was shown to interfere with the induction of oral tolerance and to disrupt epithelial barrier integrity in the gut (15, 50, 51). Therefore, it is interesting to observe that specific strains of probiotic bacteria can normalize aberrant antigen-induced production of interferon in vitro (38). These data indicate that the immunomodulating effects of probiotic bacteria may depend on the immunologic state of the host. They further suggest that differences between specific strains of probiotic bacteria may exist.

Specific effects on immune response

Specific use of probiotics aims at modulation of the host's immune responses to potentially harmful antigens. Oral introduction of Bifidobacterium bifidum was shown to enhance antibody response to ovalbumin (52) and Bifidobacterium breve was shown to stimulate IgA response to cholera toxin in mice (53). In like manner, an increased humoral immune response, compared with that in control studies, including an increase in rotavirus-specific antibody-secreting cells in the IgA class, was detected in children with acute rotavirus diarrhea who received L. rhamnosus GG during the acute phase of diarrhea (26). The mean serum rotavirus IgA antibody concentration at the convalescent stage was also higher in those individuals receiving L. rhamnosus GG (54). In accordance with these observations, oral introduction of lactobacilli to suckling rats, who were sensitized with cow milk, increased the number of cells secreting antibodies to ß-lactoglobulin (14). In human infants, cow milk allergy is associated with delayed-type hypersensitivity to cow milk proteins and a defective generation of local IgA responses, in addition to immediate-type IgE-mediated hypersensitivity (22). In atopic infants with challenge-proven cow milk allergy, a significant improvement in the clinical course of atopic dermatitis followed a probiotic-supplemented elimination diet (46).

The intestinal microflora contributes to the processing of food antigens in the gut. Certain bacterial species isolated from the gastrointestinal microflora can liberate low-molecular-weight peptides, which trigger immune responses. Probiotic bacteria-derived proteases can degrade cow milk casein and thereby generate peptides with suppressive effects on the lymphocyte proliferation in healthy individuals (27). To further characterize the immunomodulatory effect of probiotics, a study was designed to investigate whether caseins degraded by probiotic bacteria–derived enzymes could modulate the cytokine production with anti-CD3 antibody-induced, peripheral blood mononuclear cells in atopic infants with cow milk allergy (38). Without hydrolyzation, casein increased the production of interleukin 4 in cultures from patients with atopic dermatitis, whereas L. rhamnosus GG–hydrolyzed casein reduced the production of interleukin 4. These results indicate that probiotics modify the structure of potentially harmful antigens and thereby alter the mode of their immunogenicity.

ANTIINFLAMMATORY PROPERTIES OF PROBIOTICS: COMPARISON OF SPECIFIC STRAINS OF PROBIOTIC BACTERIA

 

Whole bacterial cells are shown to enhance proliferation of immune cells (55) and induce production of proinflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor and interleukin 6 (39). In contrast, probiotic bacteria mediate suppression of lymphocyte proliferation and cytokine production by T cells (27, 38). Recently, we attempted to compare the antiproliferative effect of several probiotic bacterial strains in their nonviable forms (56; P Kankaanpää, Y Sütas, S Salminen, et al, unpublished observations, 2000) . The probiotic strains were cultured separately and sonicated, the homogenates were filtered, and the enzymatic activity was found to be insignificant. The total protein concentration of the homogenates was estimated and three 10-fold dilutions were made accordingly. To determine the mitogen-induced proliferative responses of peripheral blood mononuclear cells to these homogenates, lymphocyte transformation tests were performed in healthy adults. A dose-dependent suppressive effect on mitogen-induced lymphocyte proliferation was observed in all experiments with probiotic homogenates. When the rate of proliferation was compared among cultures containing an identical protein concentration, a hierarchy of immunomodulation between probiotics was shown. The suppressive effect of 10 µmol dexamethasone/L was comparable with that of successful probiotics, indicating that specific probiotic bacteria possess significant anti-inflammatory properties comparable to a therapeutic pharmaceutical agent. These findings further implicate the potential use of probiotic bacteria as immunomodulatory agents.

 

CONCLUSION: TARGETS OF PROBIOTIC THERAPY

 

Among the possible mechanisms of probiotic therapy is the promotion of the endogeneous defense barrier of the gut. Promotion of nonimmunologic defense barrier in the gut includes normalization of increased intestinal permeability (23) and altered gut microecology (43). Another explanation for the gut-stabilizing effect could be improvement of the intestine's immunologic barrier, particularly intestinal IgA responses (26), and alleviation of intestinal inflammatory response (46). These data point to the conclusion that probiotics can be used as innovative tools for treating dysfunctions of the gut mucosal barrier, including acute gastroenteritis, food allergy, and inflammatory bowel disease (7) (Figure 2). Many of the probiotic effects are mediated via immune regulation, in particular by control of the balance of proinflammatory and anti-inflammatory cytokines.

 


View larger version (20K):
[in this window]
[in a new window]
 

FIGURE 2. Suggested targets of probiotic therapy to modulate immune responses to dietary antigens during the course of allergic inflammation in the gut. Probiotic bacteria are shown to modulate allergic inflammation by 1) altering the immunogenicity of allergens via proteolytic activity, 2) reducing the secretion of inflammatory mediators in the gut, 3) reversing the increased intestinal permeability and enhancing the degradation of enteral antigens, 4) diverting the gut antigen uptake toward Peyer's patches, 5) normalizing the composition of intestinal microflora, and 6) enhancing mucosal immunoglobulin A (IgA) response to enteral antigens. TNF, tumor necrosis factor; ECP, eosinophil cationic protein.

 

 
The results of the studies reviewed indicate that probiotic bacteria have several immunomodulatory effects: adjuvant-like properties and antiinflammatory properties. Moreover, both quantitative and qualitative differences in immune exclusion, immune elimination, and immune regulation exist among candidate probiotic bacteria. Distinct regulatory effects associated with probiotic consumption have been detected in healthy subjects and patients with inflammatory diseases. These observations reviewed together suggest that specific immunomodulatory properties of probiotic bacteria should be characterized during the development of clinical applications for extended target populations.

 

 

 

 

REFERENCES

  1. Sanderson IR, Walker WA. Uptake and transport of macromolecules by the intestine: possible role in clinical disorders (an update). Gastroenterology 1993;104:622–39.[Medline]
  1. Perin NM, Clandinin MT, Thomson ABR. Importance of milk and diet on the ontogeny and adaptation of the intestine. J Pediatr Gastroenterol Nutr 1997;24:419–25.[Medline]
  1. Grand RJ, Watkins JB, Torti FM. Development of the human gastrointestinal tract. Gastroenterology 1976;70:790–810.[Medline]
  1. Bolte G, Knauss M, Metzdorf I, Stern M. Postnatal maturation of rat small intestinal brush border membranes correlates with increase in food protein binding capacity. Dig Dis Sci 1998;43:148–55.[Medline]
  1. Van der Heijden, Bianchi ATJ, Dol M, Pals JW, Stok W, Bokhout BA. Manipulation of intestinal immune responses against ovalbumin by cholera toxin and its B subunit in mice. Immunology 1991;72:89–93.[Medline]
  1. Brandtzaeg P. Molecular and cellular aspects of the secretory immunoglobulin system. APMIS 1995;103:1–19.[Medline]
  1. Salminen S, Bouley C, Boutron-Ruault MC, et al. Functional food science and gastrointestinal physiology and function. Br J Nutr 1998;80:(suppl)S147–71.
  1. Quiding-Järbrink M, Lakew M, Nordstrom I, et al. Human circulating specific antibody-forming cells after systemic and mucosal immunizations: differential homing commitments and cell surface differentiation markers. Eur J Immunol 1995;25:322–7.[Medline]
  1. Kantele JM, Arvilommi H, Kontiainen S, et al. Mucosally activated circulating human B-cells in diarrhea express homing receptors directing them back to the gut. Gastroenterology 1996;110:1061–7.[Medline]
  1. Strobel S, Mowat AM. Immune responses to dietary antigens: oral tolerance. Immunol Today 1998;19:173–81.[Medline]
  1. Kernéis S, Bogdanova A, Kraehenbuhl J-P, Pringault E. Conversion by Peyer's patch lymphocytes of human enterocytes into M cells that transport bacteria. Science 1997;277:949–52.[Abstract/Free Full Text]
  1. Saito H, Kanamori Y, Takemori T, et al. Generation of intestinal T cells from progenitors residing in gut cryptopatches. Science 1998;280:275–8.[Abstract/Free Full Text]
  1. Ducroc R, Heyman M, Beaufrere B, Morgat JL, Desjeux JF. Horseradish peroxidase transport across rabbit jejunum and Peyer's patches in vitro. Am J Physiol 1983;245:G54–8.[Abstract/Free Full Text]
  1. Isolauri E, Majamaa IF, Arvola T, Rantala I, Virtanen E, Arvilommi H. Lactobacillus casei strain GG reverses increased intestinal permeability induced by cow milk in suckling rats. Gastroenterology 1993;105:1643–50.[Medline]
  1. Strober W, Kelsall B, Marth T. Oral tolerance. J Clin Immunol 1998;18:1–30.[Medline]
  1. Mossman TR, Cherwinski H, Bond MW, Gielin MA, Coffman RL. Two types of murine helper T cell clone. I. Definition according to profiles of lymphokine activities and secreted proteins. J Immunol 1986;136:2348–57.[Abstract]
  1. Tuomola EM, Salminen SJ. Adhesion of some probiotic and dairy Lactobacillus strains to Caco-2 cell cultures. Int J Food Microbiol 1998;41:45–51.[Medline]
  1. Duchmann R, Kaiser I, Hermann E, Mayet W, Ewe K, Meyer zum Büschenfelde KH. Tolerance exists towards resident intestinal flora but is broken in active inflammatory bowel disease (IBD). Clin Exp Immunol l995;102:448–55.[Medline]
  1. Malin M, Suomalainen H, Saxelin M, Isolauri E. Promotion of IgA immune response in patients with Crohn's disease by oral bacteriotherapy with Lactobacillus GG. Ann Nutr Metab 1996;40:137–45.[Medline]
  1. Lilic D, Cant AJ, Abinun M, Calvert JE, Spickett GP. Cytokine production differs in children and adults. Pediatr Res 1997;42:237–40.[Medline]
  1. Holt PG, McMenamin C, Nelson D. Primary sensitisation to inhalant allergens during infancy. Pediatr Allergy Immunol 1990;1:3–13.
  1. Isolauri E. Intestinal involvement in atopic disease. J R Soc Med 1997;90:15–20.
  1. Isolauri E, Kaila M, Arvola T, et al. Diet during rotavirus enteritis affects jejunal permeability to macromolecules in suckling rats. Pediatr Res 1993;33:548–53.[Medline]
  1. Fargeas MJ, Theodorou V, More J, Wal JM, Fioramonti J, Bueno L. Boosted systemic immune and local responsiveness after intestinal inflammation in orally sensitized guinea pigs. Gastroenterology 1995;109:53–62.[Medline]
  1. Simon SL, Gorbach SL. The human intestinal microflora. Dig Dis Sci 1986;31:(suppl)147S–62S.[Medline]
  1. Kaila M, Isolauri E, Soppi E, Virtanen E, Laine S, Arvilommi H. Enhancement of the circulating antibody secreting cell response in human diarrhea by a human lactobacillus strain. Pediatr Res 1992; 32:141–4.[Medline]
  1. Sütas Y, Soppi E, Korhonen H, et al. Suppression of lymphocyte proliferation in vitro by bovine caseins hydrolyzed with Lactobacillus casei GG-derived enzymes. J Allergy Clin Immunol 1996;98:216–24.[Medline]
  1. Gaboriau-Routhiau V, Moreau MC. Gut flora allows recovery of oral tolerance to ovalbumin in mice after transient breakdown mediated by cholera toxin or Escherichia coli heat-labile enterotoxin. Pediatr Res 1996;39:625–9.[Medline]
  1. Helgeland L, Vaage JT, Rolstad B, Midtvedt T, Brandtzaeg P. Microbial colonization influences composition and T-cell receptor V beta repertoire of intraepithelial lymphocytes in rat intestine. Immunology 1996;89:494–501.[Medline]
  1. Shroff KE, Meslin K, Cebra JJ. Commensal enteric bacteria engender a self limiting humoral mucosal immune response while permanently colonizing the gut. Infect Immun 1995;63:3904–13.[Abstract]
  1. Moreau MC, Ducluzeau R, Guy-Grand D, Muller MC. Increase in the population of duodenal IgA plasmocytes in axenic mice monoassociated with different living or dead bacterial strains of intestinal origin. Infect Immun 1978;21:532–9.[Abstract/Free Full Text]
  1. Sudo N, Sawamura S, Tanaka K, Aiba Y, Kubo C, Koga Y. The requirement of intestinal bacterial flora for the development of an IgE production system fully susceptible to oral tolerance induction. J Immunol 1997;159:1739–45.[Abstract]
  1. Gronlund MM, Arvilommi H, Kero P, Lehtonen OP, Isolauri E. Importance of intestinal colonization in the maturation of humoral immunity in early infancy: a prospective follow-up study of healthy infants aged 0–6 months. Arch Dis Child 2000;83:F186–92.
  1. Fuller R. Probiotics in human medicine. Gut 1991;32:439–42.[Medline]
  1. Ouwehand A, Sütas Y, Salminen S, Isolauri E. Probiotic therapies: present and future. Int Semin Paediatr Gastroenterol Nutr 1998;7:7–15.
  1. Perdigón G, de Macías ME, Alvarez S, Oliver G, de Ruiz Holgado AA. Effect of perorally administered lactobacilli on macrophage activation in mice. Infect Immun 1986;53:404–10.[Abstract/Free Full Text]
  1. Perdigón G, de Macías ME, Alvarez S, Oliver G, de Ruiz Holgado AP. Systemic augmentation of the immune response in mice by feeding fermented milks with Lactobacillus casei and Lactobacillus acidophilus. Immunology 1998;63:17–23.
  1. Sütas Y, Hurme M, Isolauri E. Downregulation of antiCD3 antibody-induced IL-4 production by bovine caseins hydrolysed with Lactobacillus GG-derived enzymes. Scand J Immunol 1996;43:687–9.[Medline]
  1. Miettinen M, Vuopio-Varkila J, Varkila K. Production of human tumor necrosis factor alpha, interleukin-6, and interleukin-10 is induced by lactic acid bacteria. Infect Immun 1996;64:5403–5.[Abstract]
  1. Schiffrin EJ, Rochat F, Link-Amster H, Aeschlimann JM, Donnet-Hughes A. Immunomodulation of human blood cells following the ingestion of lactic acid bacteria. J Dairy Sci 1994;78:491–7.
  1. Isolauri E, Pelto L, Nuutila J, Majamaa H, Lilius EM, Salminen S. Altered expression of IgG and complement receptors indicates a significant role of phagocytes in atopic dermatitis. J Allergy Clin Immunol 1997;99:707–13.[Medline]
  1. Pelto L, Isolauri E, Lilius EM, Nuutila J, Salminen S. Probiotic bacteria down-regulate the milk-induced inflammatory response in milk-hypersensitive subjects but have an immunostimulatory effect in healthy subjects. Clin Exp Allergy 1998;28:1474–9.[Medline]
  1. Isolauri E, Kaila M, Mykkänen H, Ling WH, Salminen S. Oral bacteriotherapy for viral gastroenteritis. Dig Dis Sci 1994;39:2595–600.[Medline]
  1. Malin M, Verronen P, Mykkänen H, Salininen S, Isolauri E. Increased bacterial urease activity in faeces in juvenile chronic arthritis: evidence of altered intestinal microflora? Br J Rheumatol 1996;35:689–94.[Abstract/Free Full Text]
  1. Henderson B, Poole S, Wilson M. Microbial/host interactions in health and disease: who controls the cytokine network? Immunopharmacology 1996;35:1–21.[Medline]
  1. Majarmaa H, Isolauri E. Probiotics: a novel approach in the management of food allergy. J Allergy Clin Immunol 1997;99:179–86.[Medline]
  1. De Simone C, Salvadori BB, Negri R, Ferrazzi M, Baldinelli L, Vesely R. The adjuvant effect of yogurt on production of gamma-interferon by ConA-stimulated human peripheral blood lymphocytes. Nutr Rep Int 1986;33:419–33.
  1. Halpern GM, Vruwink KG, Van de Water J, Keen CL, Gershwin ME. Influence of long-term yoghurt consumption in young adults. Int J Immunother 1991;7:205–10.
  1. Sütas Y, Autio S, Rantala I, Isolauri E. IFN- enhances macromolecular transport across Peyer's patches in suckling rats: implications for natural immune responses to dietary antigens early in life. J Pediatr Gastroenterol Nutr 1997;24:162–9.[Medline]
  1. Madara JL, Stafford J. Interferon- directly affects barrier function of cultured intestinal epithelial monolayers. J Clin Invest 1989;83:724–7.
  1. Zhang Z, Michael GI. Orally inducible immune responsiveness is abrogated by IFN-gamma treatment. J Immunol 1990;144:4163–5.[Abstract]
  1. Moreau MC, Hudault S, Bridonneau C. Systemic antibody response to ovalbumin in gnotobiotic C3H/HeJ mice with Bifidobacterium bifidum or Escherichia coli. Microecol Ther 1990;20:309–12.
  1. Yasui H, Nagaoka N, Mike A, Hayakawa K, Ohwaki M. Detection of Bifidobacterium strains that induce large quantities of IgA. Microb Ecol Health Dis 1992;5:155–62.
  1. Majamaa H, Isolauri E, Saxelin M, Vesikari T. Lactic acid bacteria in the treatment of acute rotavirus gastroenteritis. J Pediatr Gastroenterol Nutr 1995;20:333–9.[Medline]
  1. De Simone C, Vesely R, Bianchi Salvadori B, Jirillo E. The role of probiotics in modulation of the immune system in man and in animals. Int J Immunother 1993;9:23–8.
  1. Pessi T, Sütas Y, Saxelin M, Kallioinen H, Isolauri E. Antiproliferative effects of homogenates derived from five strains of candidate probiotic bacteria. Appl Environ Microbiol 1999;65:475–8.

 

Prebiyotiklerin Bebeklere Faydaları    

 

Çeviren: Gülşah Balaban

Araştırmacılar, bebeklerin mamalarına, bağırsaklardaki yararlı bakterilerin çoğalmasını sağlayan bir besin maddesini ekleyerek, bebeklerdeki egzema riskinin azaltılabileceğini belirtiyorlar.

Bilim adamları, “prebiyotik” kullanımının henüz gelişmemiş olan bağışıklık sistemini desteklediğini ve alerjilerin önlenmesine yardımcı olduğunu belirtiyorlar. Prebiyotikler anne sütünde doğal olarak bulunuyor.

Archives of Disease in Childhood’da yer alan çalışmada, en az bir ebeveyninde egzema, saman nezlesi veya astım olan ve yüksek risk taşıyan bebekler için, anne sütünde bulunan prebiyotiklerin esas alındığı bir formül düzenlendi.

Egzema görülen bebeklerde yaşla beraber genellikle diğer alerjiler de ortaya çıkıyor. Egzeması olan bebeklerin %75’inde saman nezlesi, ve yarısında astım görülüyor.

Yapılan çalışmada, bebeklerin 102’sine prebiyotik mama, ve 104’üne normal mama verildi.

Altı ay sonunda, prebiyotik mamayla beslenen bebeklerin 10’nunda, normal mama verilen bebeklerin ise 24’ünde egzema ortaya çıktı.

Çalışmayı yürüten araştırmacılar açıklıyor: “Prebiyotiklerin bağışıklık sistemini düzenleyici etkilerinin arkasındaki mekanizmanın tam olarak anlaşılabilmesi için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var, ancak elde ettiğimiz veriler, prebiyotiklerin bebeklik döneminde alerjilerin önlenmesinde başlıca besin maddesi olarak, sahip olduğu potansiyel rolü gösteriyor.”

Yapılan bu çalışma, Alman, İtalyan, ve Hollandalı araştırmacılar tarafından yürütüldü, ve Numico Research Friedrichsdorf tarafından çalışmaya destek verildi.

Uzmanlardan biri, prebiyotiklerin bebeklerdeki alerjilerin önlenmesi için kullanımının geliştirilmesine devam edileceğini düşündüğü açıklıyor, ancak bu buluşun kanıtlanması için daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğu konusunda uyarıyor.

California Üniversitesi Mattel Çocuk Hastanesi’nde pediatrik gastroenteroloji profesörü ve beslenme uzmanı Dr. Martin G. Martin açıklıyor: “Bu çalışma, prebiyotiklerin bebeklerde atopik dermatit hastalığının görülme olasılığını azalttığının gösterildiği ilk araştırma.”

Martin, ayrıca çalışmada prebiyotiklerin sadece egzema görülme riski yüksek bebeklere verildiğine dikkat çekiyor. Ancak, egzemanın görüldüğü pek çok bebeğin aile geçmişinde, egzemanın veya diğer alerjik hastalıkların olmadığını belirtiyor.

Martin ekliyor: “Bebeklerin %80’ninin ailesinde alerji geçmişi yok, ve prebiyotiklerin bu grupta da aynı yararlı etkilere sahip olup olmadığını araştırmak gerekiyor.”

Martin, gelecekte prebiyotiklerin çocukluk alerjilerinin önlenmesinde kullanılabileceğini belirtiyor ve ekliyor: “Bu ilk gözlemlerin doğruluğunun kanıtlanması için, elde edilen sonuçların tekrarlanması gerekiyor. Sonuçlar, prebiyotik kullanımının egzemanın dışında saman nezlesi ve astımı da önlediğini düşündürüyor.”

 

PREBİYOTİK VE PROBİYOTİKLER

Doç. Dr. Mustafa Yılmaz,

Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi, Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Anabilim Dalı, Çocuk Allerji-İmmunoloji Bilim Dalı,

Adana, Türkiye

Gastrointestinal sistem (GİS) doğum sırasında steril iken saatler içerisinde mikroorganizmalar ile kolonize olur. GİS’in kolonizasyonu, çeşitli etmenlerin dinamik bir etkileşimiyle oluşan karmaşık bir olaydır. İntestinal flora yaklaşık 1012 hücre/gm kuru ağırlık oranında ve 400-500 türden bakteri içermektedir (1,2). Bunun total vücut hücrelerinin yaklaşık %95’ini oluşturduğu göz önüne alınırsa kalın bağırsakların oldukça özelleşmiş ve aktif bir organ olduğu anlaşılmaktadır.

Mukozal yüzeyler sürekli olarak mikroorganizmalar, süperantijenler, toksinler, mitojenler, allerjenler, mikroflora ve bunların komponentleri ile temas halindedir. İntestinal mikroflora patojenik mikroorganizmaların kolonizasyonunu ve çoğalmasını önleyerek konağın savunmasındaki olumlu etkilerinin yanı sıra bir çok intestinal metabolik olaylarda ve immün modülasyonda görev almaktadır. İntestinal mikroflora yapı elemanları immün sistemde önemli değişikliklerin olduğu doğumdan sonraki dönemde lokal ve sistemik immün yanıtın şekillenmesinde önemli roller oynamaktadır (3-9).

Görüldüğü gibi insanın sağlıklı bir yaşam sürdürebilmesi için sağlıklı ve fonksiyonel bir gastrointestinal sisteme sahip olması gerekmektedir. Bunların sağlanması da intestinal mikroflora ile olmaktadır. Bu nedenlerle mikrofloranın önemli komponentleri olan Bifidobacter ve Lactobacillus’ların çoğalmasını sağlayacak besin unsurlarının (prebiyotik), veya bu mikroorganizmaların verilmesi (probiyotik) veya her ikisinin bir arada verilmesinin (sinbiyotik) son yıllarda ilgi çekici bir tedavi şekli olmuştur (4).

Prebiyotikler

 Prebiyotikler, intestinal florada bulunan bir tür veya sınırlı sayıdaki birkaç tür mikroorganizmanın çoğalmasını ve/veya aktivitesini seçici olarak aktive ederek konağın sağlığını olumlu yönde etkileyebilen sindirilemeyen besin bileşenleri olarak tanımlanmaktadır (Tablo 1). Prebiyotikler kolondaki yararlı mikroflora (Lactobacillus, Bifidobacterium gibi) tarafından selektif olarak kullanılır iken toksin üreten Clostridium’lar, proteolitik Bacteriodes’ler ve toksijenik E. coli gibi potansiyel patojen mikroorganizmaların çoğalmasını engellemektedir (4-8).

Kolondaki mikroorganizmalar besinler ile alınan ve mide ve ince bağırsakta daha önce sindirilemeyen prebiyotikler kolon mikroflorasınca fermente edilir ve açığa çıkan metabolitler mikroflora için enerji kaynağı oluşturur. Prebiyotiklerin fermantasyonu ile açığa çıkan ürünler ayrıca konak için de yararlı olabilmektedir. Prebiyotiklerin kullanımı ile intestinal florada konak için sağlıklı bir durum yaratarak hem bazı hastalıkların tedavisi hem de bazı hastalıkların önlenmesi mümkün hale gelmiştir (6-8). Bu nedenle insan intestinal mikroflorasının besinler ile düzenlenmesi besin biliminde popüler bir alan olmuştur. Prebiyotiklerin insan sağlığı üzerine bazı olumlu etkileri Tablo 2’de verilmektedir.

 

Prebiyotik olarak kabul edilmesi için besin öğelerinin şu özellikleri taşıması gereklidir:
a- Mide ve ince bağırsakta hidrolize veya adsorbe olmamalıdır.

b- Kolon mikroflorasındaki yararlı mikroorganizmalar için seçici olmalı ve çoğalmalarını uyarabilmelidir.

c- Florayı sağlıklı bir kompozisyon olacak şekilde değiştirmeli ve konak yararlı lokal ve sistemik etkiler yapmalıdır (6-8).

Prebiyotikler oldukça güvenilir bir tedavi ajanı olarak kabul edilmektedir. İşlevleri güçlendirilmiş ve hedefi belirlenmiş prebiyotikler üretilerek ileride daha etkili bir şekilde kullanılma ihtimali vardır.

Probiyotikler

İntestinal florayı dengeleyerek insan sağlığını olumlu yönde etkileyen canlı mikroorganizmalar ve/veya bileşenlerini içeren preparatlar olarak tanımlanabilir. Yıllar önce Elie Matchnikoff insan vucudunda bulunan zararsız canlı bakterilerin konakçı için yararlı etkilerinin olabileceğine dikkat çekmiştir (9). Aslında probiyotiklerin yararlı etkileri daha önce de biliniyordu. Uzun yıllardır yararlı etkilerinin bilinmesine rağmen bir süre kullanılmamış ama yararlı etkilerinin ve intestinal floranın öneminin anlaşılması ile günümüzde tekrar kullanılmaya başlanmıştır.

Probiyotik olarak kullanılan mikroorganizmaların çoğu laktik asit bakterileri grubundan olup (en fazla Laktobacillus’lar, Bifidobacterium’lar) diğer türden mikroorganizmalar da (S. boulardii) probiyotik olarak kullanılmaktadır. Çocukluk çağında değişik hastalık durumlarında etkinliği gösterilmiş probiyotik olarak kullanılan bazı mikroorganizmalar Tablo 3’de verilmiştir.

Probiyotikler intestinal ve vajen florasının dengesini sağlayıp patojen mikroorganizmaların çoğalmasının engellenmesi, immün sistemin şekillendirmesinin yanı sıra intestinal epitel homeostazını, bazı mineral ve vitaminlerin biyoyararlanımını artırır, serum lipid düzeyini dengeler, bağırsak motilitesini ve geçirgenliğini düzenler.

Probiyotikler bugün için bir çok hastalıkta veya patolojik durumda kullanılmaktadır (Tablo 4). Probiyotikler gastrointestinal enfeksiyonların önlenmesi ve tedavisi amacı ile insan normal ekolojisinin tekrar oluşturulması için her geçen gün daha fazla kabul görmektedir. Klinik uygulamada en fazla gastoenteritlerin oluşumunu engellemekte ve tedavisinde kullanıldığı görülmektedir ve her geçen gün kullanım alanlarına bir yenisi eklenmektedir (9-17).

Akut gastroenterit tedavisi ve profilaksisinde bir çok farklı ajanlarla çalışmaların yapıldığı görülmektedir. Antibiyotik kullanımı ve seyahat ile ilişkili ishallerin tedavisinde ve Clostridium difficile ilişkili enterit ve kolitlerin tedavisinde bazı probiyotikler başarılı bir şekilde kullanılmıştır. Bir meta-analiz çalışmasında, klinik ve istatistiksel olarak uygun yayınlar gözden geçirilmiş ve probiyotiklerin hastalarda ishal süresini ve şiddetini azalttığı bildirilmiştir (18, 19). Yapılan çalışmalara bakıldığında farklı patojenlere karşı türlerin farklı etki gösterdiği görülmektedir. Genel olarak akut Rotavirus enteritlerinde Lactobacillus rhamnous GG’nin ishal süresini azaltmada daha etkili olduğu görülmektedir. Probiyotikler diğer gastrointestinal sistem hastalıklarında örneğin, H. pylori tedavisinde, laktoz intoleransında, inflamatuvar barsak hastalıklarında da kullanılmaktadır. Ayrıca tekrarlayan üriner sistem enfeksiyonlarında ve üst solunum yolu enfeksiyonlarında da yararlı olabileceği bildirilmektedir (13).

Probiyotikler patojen mikroorganizmaların inhibe edilmesini veya ortadan kaldırmasını bir çok mekanizma veya yolla gerçekleştirmektedir. Bunlar; 
. Laktik asit üreterek lümenin pH’sını düşürmek

. Antimikrobiyal mikrosin, hidrojen peroksid ve serbest radikaller üretmek

. Reseptörlere tutunarak ve besin kaynakları için rekabet etmek 

. Koruyucu musin oluşumunu uyarmak

. Sekretuvar IgA yapımını uyarmaktır.

Mukozal immün sistemin de bir bileşeni olan intesinal immün sistem (GALT, MALT) vücutta en çok yer kaplayan immün sistem komponentlerinden biridir. İntestinal mikroçevrenin hem lokal hem de sistemik immün sistemin şekillendirilmesinde fonksiyon gösterdiği bilinmektedir. İntestinal immün sistem yoğun bir şekilde patojen mikroorganizmalar, toksinler, süperantijenler ve allerjenler ile temas halinde olup, bunları florasında bulunan yararlı mikroorganizmalardan ayırt ederek organizmayı zararlı etkilerinden koruyabilme ve tolerans gösterebilme yeteneğine sahiptir (9).

Bakteriyel flora, Th2 aktivitenin azaltılması ve oral toleransın oluşmasında rol oynamaktadır. Bakteriler DNA’sında bulunan CpG motifleri ile Th1 farklılaşmasını, poliklonal B hücre aktivasyonunu, antijen spesifik IgA yapımını, interlökin (IL)-12 ve interferon (IFN)-gamma sekresyonunu artırdığı gösterilmiştir. İmmünomodülatör sitokin olan IL-10 ve TGF-beta yapımını uyarır. Ayrıca monosit ve makrofajları da aktive eder (20-24). İntestinal ve sistemik toleransın oluşması ve devamı, intestinal sistemin karakteristik Th hücrelerince ve regülatuar T hücrelerince yapılan immünomodülatör etkili sitokinlere (IL-10, TGF-beta) bağlıdır. İntestinal mikroflorada bulunan mikroorganizmalar bu hücrelerin etkisine olumlu yönde katkıda bulunmaktadır (25).

Bjorksten B. ve ark.’nın (26) alerjik hastalıkların yüksek olduğu İsveç’li çocuklar ile alerjinin düşük görüldüğü Estonya’lı çocukların intestinal florasının farklı olduğunu bildirmesinden sonra intestinal floranın düzenlenmesi ile alerjik hastalıkların sıklığının ve şiddetinin azaltılması olasılığı doğmuş ve buna paralel olarak probiyotiklerin en yaygın kullanım alanlarından biri de atopik hastalıklar olmuştur. Bu amaçla Lactobacillus’lar ve Bifidobacterium’lar kullanılmıştır.

Majamaa H. ve ark.’ları tarafından ilk bir yaşta inek sütü alerjisi ve atopik dermatitli çocuklara hidrolize mamalar ile birlikte Laktobacillus GG verilmesi ile belirgin yarar sağlandığı bildirildi (27). Finlandiya’dan yapılan bir çalışmada ise allerjik öyküsü olanlara gebelikte ve doğumdan sonra Lactobacillus GG verilmesi ile çocuklarında 2 yaşında atopik dermatitin daha az görüldüğü tespit edilmiştir (28). Aynı araştırmada çocuklar 4. yaşlarında tekrar değerlendirildiğinde atopik dermatitin probiyotik alan grupta %50 oranında daha az görüldüğü, allerjik rinit ve astım gelişimi üzerine etkisinin olmadığı, ancak bu probiyotik almayan çocukların solunum havasında ölçülen nitrik oksitin yüksek olduğu belirtilmiştir. Araştırmacılar, solunumsal NO bronşial inflamasyonun bir belirteci olduğundan bu çocukların ileride astım gelişimi yönünden risk taşıyabildiklerini söylemişlerdir (29).

Probiyotiklerin sistemik etkilerinin gözlendiği bir diğer alanda, aşılara karşı antikor yanıtıdır. Lactobacillus GG alan çocuklarda rotavirus aşısına antikor yanıtının daha iyi olduğu gösterilmiştir (30).

Probiyotiklerin etkinliği için bazı özelliklerin olması gerekir. Bunlar;
. Konak için patojen ve karsinojenik olmamalı, normal florayı bozmadan patojen bakterilere etki etmelidir.

. İnsan kaynaklı olmalı, barsak epiteline tutunabilmelidir.

. Canlı olmalı, besinlere ilave edildiğinde canlılığını kaybetmemelidir.

. Ağız yoluyla alındığında etkili olabilmeli ve bunun için asit pH ve safra tuzlarına dirençli olmalıdır.

. Etkinliğinin gösterilmiş ve güvenilir olması gerekmektedir.

Probiyotiklerin allerjik hastalıkların dışında ayrıca bazı immün aracılıklı hastalıklarda örneğin, Ülseratif kolitte, Crohn hastalığında, Juvenil idiopatik artritte kullanılabileceğini gösteren yayınlar vardır (30-32).

Klasik tanım olarak probiyotikler canlı bakteriler olarak tanımlansalar da son zamanlarda canlı olmayan bakteriler ve bunların bazı komponentlerinin verilmesinin sağlık üzerine olumlu etkilerinin olabileceği bildirilmektedir (15).

Ancak probiyotiklerin immünomodülatör ve antiinflamatuvar bir etkiye sahip olup olmadığı ve bu amaçla rutin tedavide kullanılabilirliği konusunda geniş kapsamlı çalışmalara ihtiyaç vardır.

Prebiyotik ve probiyotikleri birlikte bulunduran ürünlere sinbiyotik denilmektedir. Bu şekilde uygulama ile probiyotik bakterilerin yaşam süreleri uzar ve kolonda daha iyi kolonize olurlar.

 

Kaynaklar

1.       Mountzouris KC, Gibson GR. Colonization of gastrointestinal tract. Annales Nestle 2003;61:43-54.

2.       Simon GL, Gorbach SL. Intestinal flora in health and disease. Gastroenterology 1984;86:74-93.

3.       Chapman MH, Sanderson IR. Intestinal flora and mucosal immune system. Annales Nestle 2003;61:55-65.

4.       Bengmark S. Pre-, pro and synbiotics. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2001;4:571-79.

5.       Guarner F, Malagelda JR. Gut flora in health and disease. Lancet 2003;22:360-6.

6.       Gibson GR. Prebiotics. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2004;18:287-98.

7.       Gibson GR, Roberfroid MB. Dietary modulasyon of human colonic microbiota: Introducing the concept of prebiotics. J Nutr 1995;125:1401-12.

8.       Schrezenmeir J, de Vrese M. Probiotics, prebiotics and synbiotics-approaching a definition. Am J Clin Nutr 2001;73(suppl):361–4.

9.       Dugas B, Mercenier A, Lenoir-Winjkoop I, et al. Immunity and probiotics. Immunol Today 1999;20:387-90.

10.  Gill HS. Probiotics to enhance anti-infective defence in the gastrointestinal tract. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2003;17:755-73.

11.  Schiffrin EJ, Rochat F, Link-Amster HA et al. Immune system stimulation by probiotics. J Dairy Science 1995; 78: 1597–1606.

12.  Young RJ, Huffman S. Probiotic use in children. J Pediatr Health Care 2003;17:277-83.

13.  Isolauri E. The role of probiotics in paediatrics. Current Paediatrics 2004;14:104–9.

14.  Sanders ME. Probiotics:consideration for human health. Nutr Rev 2003;61:91-9.

15.  Isolauri E. Probiotics in human disease. Am J Clin Nutr 2001;73:1142S–6S.

16.  Szajewska H, Kotowska M, Mrukowich JZ, et al. Efficacy of Lactobacillus GG in prevention of rotavirus nosocomial infection J Pediatr 2001:138:361-5.

17.  Isolauri E. Probiotics for infectious diarrhoea. Gut 2003;52:436–7.

18.  Isolauri E, Kirjavainen PV, Salminen S. Probiotics role in the treatment of intestinal infection and inflammation? Gut 2002;50(suppl IIP):54–9.

19.  Szajewska H, Mrukowich JZ. Probiotics in the teatment and prevention of acute infectious diarrhea in infants and children: a systematic review of published randomized, double-blind, placebo controlled trial. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2001;33:17-25.

20.  Fukushima Y, Kawata Y, Hara H, et al. Effect of a probiotic formula on intestinal immunoglobulin A production in healthy children. Int J Food Microbiol 1998;42:39-44.

21.  Cross ML. Immunoregulation by probitic lactobacilli: pro-Th1 signals and their relevance to human health. Clin Appl Immunol Reviews 2002;34 (suppl 21):S37-43.

22.  Varla O. Immunological effects of probiotics with special referrence to lactobacilli. Clin Exp Allergy 2003;33:1634-40.

23.  Salminen S, Matilla-Sandholm T. Screening effective probiotic strains. Biosci Microflora 1996;15:61-7.

24.  Cross ML, Ganner A, Teilab D, Fray LM. Patterns of cytokine induction by gram-positive and gram-negative probiotic bacteria. FEMS Immunology and Medical Microbiology 2004;42: 173–80.

25.  von derWeid T, Bulliard C & Schiffrin EJ. Induction by a lactic acid bacterium of a population of CD4 T cells with low proliferative capacity that produce transforming growth factor beta and interleukin-10. Clin Diag Lab Immunol 2001; 8: 695–701.

26.  Bjorksten B, Naaber P, Sepp E, et al. The intestinal microflora in allergic Estonian and Swedish 2-year old children. Clin Exp Allergy 1999;29:342-6.

27.  Majamaa H, Isolauri E. Probiotics: a novel approach in the management of food allrgy. J Allergy Clin Immunol 1997;99:179-85.

28.  Kalliomaki M, Salminen S, Arvilommi H, et al. Probiotics in primary prevention of atopic disease: a randomised placebo-controlled trial. Lancet 2001;357:1076-9.

29.  Kalliomaki M, Salminen S, Poussa T, et al. Probiotics and prevention of atopic disease: 4-year follow of a randomised placebo-controlled trial. Lancet 2003;361:1869-71.

30.  Isolauri, E., Joensuu, J., Suomalainen, H., Luomala, M., & Vesikari, T. Improved immunogenicity of oral D x RRV reassortant rotavirus vaccine by Lactobacillus casei GG. Vaccine 1995; 13, 310-2.

31.  Tromboli CP, Caucheteus C, Cortot A, et al. Probiotics in inflammatory bowel disease: a critical review. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2003;17:805-20

32.  Gionchetti P, Rizzello F, Campieri M. Probiotics and antibiotics in inflammatory bowel disease. Curr Opinion Gastroenterol 2001;17:331-5

33.  Malin M, Verronen P, Korhonen A, et al. Dietary therapy with Lactobacillus GG, bovine colostrum in patients with juvenile chronic arthritis: evaluation of effect on gut defence mechanisms. Inflammapharmacology 1997;5.219-36.

 

 Üye Paneli
 Alışveriş Sepeti

Alışveriş Sepetiniz Boş
 Anket
Gıda Takviyesinde önceliği hangisine verirsiniz ?
Kalite
Marka
Ürünün Etki Mekanizması
Fiyat
Teknik destek
Teslimat Şartları
 Site İstatistikleri
Ip No :  38.107.191.111
Bugün :  27 / 50
Toplam :  21240 / 67188
Online :  1 kişi
 

Merkez: İstanbul Dünya Ticaret Merkezi Blokları A1 Blok Kat:9 No:318 Yeşilköy - Bakırköy / İstanbul

0,15 s.

Bu Site PlatinMarket® e Ticaret Sistemi İle Hazırlanmıştır