Probiotyki mogą ewoluować w organizmie i zmieniać swoje działanie

Naukowcy dokonali wspomnianej obserwacji podczas badania szczepu bakterii Escherichia coli, sprzedawanej w Europie jako probiotyk działający profilaktycznie w kierunku biegunki. Odkryli, że po kilku tygodniach od wszczepienia jej do jelit myszy, DNA mikrobu uległo zmianie, a sama bakteria zyskała nowe właściwości. W pewnych warunkach zwracała się przeciwko gospodarzowi i wykształciła zdolność do żywienia się ochronną wyściółką jelita. Jej zniszczenie jest łączone z rozwojem syndromu jelita drażliwego. Dieta gryzoni oraz skład ich mikroflory miały kluczowy wpływ dla przebiegu „ewolucji” bakterii w jelitach. 

Probiotyk to „żywy” lek

Współautor badania, prof. Gautam Dantas podkreśla, że stosując żywe organizmy w charakterze leków, należy mieć świadomość, że będą adaptować się do warunków panujących w organizmie, co oznacza, że wszczepiona bakteria po wejściu w nowe środowisko może się zmienić, często nawet na przestrzeni kilku godzin. 

Żywe kultury bakterii na wszechstronną mikrobiotę

W ciele człowieka znajduje się zróżnicowana populacja bakterii, wirusów i grzybów określana wspólną nazwą flory jelitowej. Urozmaicony, a także zbalansowany mikrobiom dostarcza witamin, pomaga w trawieniu, reguluje stan zapalny w organizmie oraz hamuje aktywność bakterii wywołujących choroby. Probiotyki dodawane do żywności lub dostępne w formie suplementów diety mają za zadanie utrzymać równowagę mikrobiomu i regulować proces trawienia w taki sposób, aby przebiegał bez problemów. Służą też do leczenia poważnych schorzeń, takich jak fenyloketonuria (zaburzenie metaboliczne wywołujące uszkodzenia na tle neurologicznym), zapalna choroba jelit czy martwicze zapalenie jelit, czyli ich poważna infekcja, która zagraża życiu dzieci rodzonych przedwcześnie. Podobnie jak każda inna terapia, również probiotyczna powinna zostać poddana ewaluacji w celu potwierdzenia jej bezpieczeństwa i skuteczności. W tym sensie spostrzeżenia naukowców podważają zasadność takiej oceny, ponieważ wykazali, że tego typu kuracja może działać inaczej w różnych organizmach. 

Probiotyk E. coli Nissle da odpowiedź

Zdaniem autorów badania, zrozumienie zasad rządzących ewolucją bakterii w układzie trawiennym jest kluczowe dla wytwarzania bezpiecznych i efektywnych preparatów probiotycznych. W tym celu postanowili zbadać, w jaki sposób w różnych środowiskach bakteryjnych zachowa się bakteria E. coli Nissle 1917. Jej szczep został wyizolowany ponad 100 lat temu od żołnierza walczącego w I wojnie światowej, który wyszedł bez szwanku z epidemii infekcji jelitowej panującej wśród jego towarzyszy broni. 

Aby przeanalizować reakcję probiotyków w różnych środowiskach bakteryjnych, naukowcy wykorzystali myszy z czterema rodzajami mikroflory jelitowej: jeden pozostawiono bez zmian, drugi pozbawiono części bakterii, co charakteryzuje niezdrowy mikrobiom, trzeci kompletnie wyjałowiono, a czwarty poddano działaniu antybiotyków. Następnie myszy otrzymały probiotyk E. coli Nissle. Natomiast ich dieta została zmodyfikowana o pokarmy z wysoką zawartością cukru i tłuszczów. Po pięciu tygodniach z jelit myszy pobrano bakterie i zbadano DNA.  

W zdrowym mikrobiomie nie zaobserwowano żadnych zmian w działaniu lub konstrukcji genetycznej bakterii, aczkolwiek warto zauważyć, że rzadko są one stosowane u ludzi bez problemów na tle jelitowym. Gdy jednak mikroflora jest zubożona lub osłabiona, oznaki adaptacji i ewolucji probiotyku są widoczne znacznie lepiej. Na tej podstawie naukowcy opracowali probiotyczną terapię dla cierpiących na fenyloketonurię (PKU). Organizmy osób chorych nie przekształcają fenyloalaniny w tyrozynę. Kumulacja tego aminokwasu w organizmie może doprowadzić do uszkodzeń mózgu, dlatego w tym przypadku należy restrykcyjnie przestrzegać odpowiedniej diety. 

Badacze postanowili zmodyfikować szczep E. coli Nissle o dodatkowy gen umożliwiający mu metabolizowanie fenyloalaniny, a następnie podano bakterię wraz z pożywieniem myszom z fenyloketonurią. Nie stwierdzono żadnych zmian w DNA szczepu po tygodniu od rozpoczęcia terapii, co sugeruje, że przy działaniu krótkotrwałym stosowanie probiotyku odnosi pożądany skutek.