منشا پروبیوتیک ها،اثرات منفی، موارد ایمنی و چالش های استفاده از آنها
علاقه انسان ها به استفاده از پروبیوتیک ها برای دست یابی به سلامتی به چه سالی برمی گردد؟ علاقه انسان ها به استفاده از پروبیوتیک ها برای حصول سلامتی به سال 1908 برمی گردد. زمانی که ابی مچنیکف روسی اظهار کرد که بشر باید از شیر تخمیر شده با لاکتوباسیلوس برای طولانی شدن عمر استفاده کند.
در سال های اخیر اثرات سلامتی بخش مصرف شیر و حضور میکروارگانیسم های روده ای به خوبی شناخته شده است. همچنین مشخص شده که توازن بهینه در تعداد میکروب های دستگاه گوارش بستگی به تغذیه و سلامتی دارد. میکروارگانیسم های اصلی موثر بر حفظ این توازن، لاکتوباسیلوس ها و بیفیدوباکترها هستند.
عواملی که بر فعل و انفعال بین شیر و میکروارگانیسم های روده ای تاثیر منفی می گذارند (مانند استرس و رژیم غذایی) با برهم زدن توازن میکروبی بر سلامتی انسان اثر سوء خواهند داشت. مدارک روز افزونی در دست است که مصرف مواد غذایی حاوی میکروارگانیسم های مفید که از آن ها تحت عنوان پروبیوتیک یاد می شود، کمک شایانی به بقاء و نگهداری میکروب های بومی روده و توازن میکروبی آن کرده و در نتیجه منافع بسیار زیادی را برای سلامتی انسان به همراه دارد.
در سال های اخیر باکتری های پروبیوتیک به عنوان افزودنی های رژیم غذایی با تعداد زیادی از غذاها آمیخته شده اند، که در میان فرآورده های شیری به ویژه ماست نقش مهمی را برای حمل این باکتری ها مانند بیفیدوباکتریوم بیفیدوم و لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس ایفا می کنند.
مصرف منظم تعداد مناسبی از سلول های زنده که “حداقل درمانی” نامیده می شود برای انتقال فواید پروبیوتیک ها به مصرف کننده ضرورت دارد.
برای این منظور لازم است روزانه بیش از 100 گرم ماست حاوی حداقلCFU.ml-1 106 باکتری پروبیوتیک مصرف شود. همچنین بررسی زنده ماندن این میکروارگانیسم ها در مدت نگهداری تا زمان مصرف موضوع بسیار مهمی است.
ویدئو آموزشی در مورد پروبیوتیک ها به همراه زیرنویس اختصاصی داروینو
تعریف پروبیوتیک
کلمه پروبیوتیک از واژه یونانی پروبیوس به معنای حیات بخش گرفته شده و متضاد کلمه پادزیست به مفهوم ضد حیات است. به معنای دیگر عبارت است از باکتری های سلامتی، سودمند و دوستدار انسان. پروبیوتیک ها باکتری های سودمندی هستند که در بسیاری از مواد غذایی تخمیری وجود دارند و می توانند به منظور ایجاد اثرات سلامتی بخش به مواد غذایی مانند ماست اضافه گردند.
کاهش ابتلا به اسهال، بهبود قابلیت هضم لاکتوز و تحریک سیستم ایمنی از فواید این باکتری ها هستند. لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و بیفیدوباکتر دونوع معمول پروبیوتیک های فرآورده های شیری اند.
طبق تعریف پروبیوتیک عبارت است از مکمل میکروبی که از طریق متعادل سازی میکروب های بومی طبیعی روده، اثرات مفید بر بدن میزبان اعمال می کند. بسیاری از گونه های پروبیوتیک به گروه بزرگی از باکتری ها به نام باکتری های اسید لاکتیک تعلق دارند. این باکتری ها میکروب های بومی بدن انسان و دام بوده، اما به طور طبیعی در گیاهان نیز وجود دارند.
منشا پروبیوتیک ها
بعضی از محققین اعتقاد دارند که پروبیوتیک ها منشا انسانی دارند. البته دو پدیده با این نظریه در تضادند. اول اینکه باکتری ها میلیون ها سال قبل از پیدایش انسان بر روی کره زمین ظاهر شده اند. دوم اینکه دستگاه گوارش در هنگام تولد نوزاد استریل است، ولی به سرعت به محیط زیست حاوی مقدار کم اکسیژن و مقدار زیادی مواد مغذی تبدیل می شود، در نتیجه میکروب بومی گوارشی اولیه با منشاٴ محیطی به وجود آمده و سپس در افراد بالغ به حالت پیچیده تری در می آید که شامل بیش از 1011 باکتری(از چهار صد گونه) در هر گرم است.
به هر حال بعضی از آن ها قدرت همزیستی بیشتری نسبت به دیگران دارند و در نتیجه می توانند در بدن انسان تثبیت شوند. این گروه دستگاه گوارش را اشغال کرده و انتخاب طبیعی باعث باقی ماندن سازگارترین نژادها شده است. به همین دلیل است که میکروب بومی گوارشی انسان موقعیت نسبتا ثابتی از گونه های باکتریایی دارد.
خصوصیات پروبیوتیک ها
بیش از بیست ویژگی مختلف برای انتخاب سویه های پروبیوتیکی در نظر گرفته شده است ولی بر طبق یک توافق عمومیت معیارهای اصلی جهت انتخاب آن ها برای مصارف غذایی شامل موارد:
حفظ کارائی در شرایط محیطی گوناگون، قابلیت تولید در مقیاس صنعتی، ثبات خصوصیات و بقاء طی دوره انبار داری، قابلیت زنده ماندن در روده و مقاومت در برابر اسید معده و صفرا، اعمال اثرات سودمند بر میزبان، داشتن منشاٴ انسانی، عدم بیماری زایی، سهولت و سرعت تکثیر در شرایط آزمایشگاه و درون بدن موجود زنده، مقاومت در برابر آنتی بیوتیک های متداول، عدم انتقال مواد ژنتیکی به میکروارگانیسم های بیماریزا (مثل فاکتور های مقاومتی)، توانایی چسبیدن به دیواره روده، تولید مواد ضد میکروبی و اثر پادزیستی در برابر میکروب های بیماریزا است.
بقاء سویه های پروبیوتیکی طی عبور از دستگاه گوارش همواره مورد توجه محققین قرار گرفته است. امروزه فنون میکروبیولوژیکی کلاسیک، تکنیک های بر پایه PCR، الایزا و تکنیک های پیشرفته پزشکی همگی بر زنده ماندن میکروارگانیسم ها طی عبور از دستگاه گوارش دلالت می کنند.
خصوصیات اصلی بیفیدوباکترها
خصوصیات اصلی بیفیدوباکترها این است که گرم مثبت، بی هوازی اجباری و بدون اسپور هستند که بسته به شرایط کشت به شکل V,Y ، منحنی یا میله ای دیده می شوند. اندازه ۸-۲ میکرون دارند و با متیلن بلو قابل تشخیص و رنگ آمیزی بوده و ۲ یا چند شاخه ای هستند. درجه حرارت رشد آنها ۳۸-۳۶ درجه سانتی گراد است.
برای جداسازی ابتدایی شرایط بی هوازی ضروری است، اما بعد در ظروف پتری به صورت هوازی، رشد کمی را در حضور گازCO2 نشان می دهند. بدون حرکت، کاتالاز و ایندول منفی بوده و قادر به احیاء نیتریت نیستند. این باکتریها از لحاظ خصوصیات تخمیری نیز جزء دسته باکتری های ناجور تخمیر قرار می گیرند، زیرا از تخمیر گلوکز با آنزیم فروکتوز -۶-فسفات کیناز، اسید لاکتیک و اسیداستیک تولید می کنند، اما تولید دی اکسید کربن، اسیدبوتریک و اسید پروپیونیک نمی کنند.
تولید اسید در این باکتریها سریع نیست و در اثر تخمیر گلوکز، گازC02 به دست نمی آید. باکتری ها قادر به استفاده از رامنوز، سوربوز، لسیتول، گلیسرول و آدنیتول نمی باشند.
در دیواره سلولی این باکتریها، پپتید و گلیکان به طور کامل تشکیل نشده واسیدآمینه اصلی درتتراپپتیدهامی تواند اورنیتین یا لیزین باشد، درحال حاضر ۳۰گونه در این جنس شناسایی شده اند کهدر حدود ۱۰ گونه ازآن ها منشاء انسان داشته و ۱۷گونه ازدستگاه گوارش حیوانات و مواردی نیز از فاضلاب شیرتخمیری جدا شده اند.
لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و ویژگی های اصلی آن
لاکتوباسیلوس درابتدا از کفیر جداسازی و توسط کرن در سال ۱۸۸۱ نامگذاری شد. در سال ۱۹۰۰ مورو برای اولین بار لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس را از مدفوع نوزادان جداسازی کرد و نام باسیلوس اسیدوفیلوس را بر آن نهاد. در حال حاضر، لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس، لاکتوباسیلوس سالیواروس، لاکتوباسیلوس لچمانی و لاکتوباسیلوس فرمانتوم جزء گونه های بومی دستگاه گوارشی انسان هستند زیرا می توانند در دیواره دستگاه گوارشی جای گیری کنند.
به طور کلی لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس تولید اسیدهای آلی، آب اکسیژنه و آنتی بیوتیک می کند که رشدباکتری های بیماری زا و گندزا را تحت تاثیر قرار می دهد، اما مشخص شده است که خواص ضد باکتریایی آنها برعلیه باکتری های گرم مثبت نیزتاثیر قوی تری( مانند استافیلوکوکوس ائروس و کلستریدیوم پرفرنژانس) نسبت به باکتری های گرم منفی (سالمونلا تیفی موریوم و اشرشیاکلی) دارند. همچنین ادعا شده که فعالیت ضدباکتریایی لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس در برابر باکتریهای بیماریزا یا باکتری های دارای پتانسیل بیماریزایی شدیدتر است
مهمترین تولیدات پروبیوتیک ها
به طور کلی مواد مترشحه از پروبیوتیک ها عبارتند از اسید های چرب آزاد کوتاه زنجیر (ضروری برای سلول های دیواره روده)، ویتامین های گروه B، کوفاکتورهای ضروری، پیش سازهای هورمونی، مواد بازدارنده ی رشد مانند اسیدهای آلی، آب اکسیژنه و باکتریوسین ها. البته عواملی نیز وجود دارند که باعث از بین رفتن اثر پروبیوتیک ها می شوند مانند تغذیه ناسالم (رژیم های درمانی و اصلاح هضم)، هضم ناقص مواد غذایی مختلف، مصرف آنتی بیوتیک ها و سایر داروها(استروئیدها و NSAIDS)، کلرزنی آب و اضطراب.
برخی از اثرات مثبت و کاربردهای گسترده محصولات پروبیوتیک:
1-خاصیت ضد میکروبی
باکتری های پروبیوتیک مثل بیفیدوباکتر و لاکتوباسیلوس دارای خواص ضد میکروبی می باشند. لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و بیفیدوباکتریوم بیفیدوم خاصیت جلوگیری از بسیاری بیماری های حاصل از میکروب های بیماریزا در غذا را از خود نشان داده اند و این موضوع کاملا به اثبات رسیده است. بسیاری از مطالعات نشان داده اند که استفاده از شیرهای تخمیر شده توسط لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و بیفیدوباکتریوم بیفیدوم خاصیت پیشگیری و کنترل کنندگی در برابر عفونت های روده ای دارند.
2-کاهش عدم تحمل لاکتوز
ناتوانی در هضم لاکتوز توسط افراد به سبب کمبود یا عدم حضور آنزیم β- گالاکتوزیداز در سامانه گوارش آن ها می باشد که مسئله سبب به وجود آمدن درد شکمی با شدت های گوناگون در افراد مختلف می شود. بعضی از باکتری های لاکتیک اسید و باکتری های پروبیوتیک مثل لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و بیفیدوباکتریوم بیفیدوم این آنزیم را تولید می کنند. این آنزیم سبب هیدرولیز لاکتوز(قند شیر) شده و در نتیجه قدرت تحمل فرآورده های شیری را برای افراد فاقد این آنزیم بیشتر می کنند.
اغلب سوء جذب های لاکتوز سبب درد شکمی(معده ای) بعد از مصرف فرآورده های شیری و شیر تخمیر نشده می شود.
3-کاهش سطح کلسترول سرم خون
مصرف شیر تخمیر شده سبب کاهش کلسترول سرم می شود. برای افراد دارای کلسترول بالا، کاهش مشهود سطح کلسترول پلاسما سبب پایین آمدن بسیار زیاد ریسک حملا قلبی می شود. مکان اصلی برای سوخت و ساز کلسترول کبد می باشد، ولی مقدار قابل ملاحظه ای نیز در روده متابولیزه می شود. گونه های خاصی از لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و بعضی از گونه های بیفیدوباکتر توانایی کاهش مقدار کلسترول را در طول روده دارند.
کلسترول با نمک های دکانژوگه شده صفراوی به دلیل کاهش PH(ناشی از تولید اسید لاکتیک توسط باکتری های لاکتیکی) رسوب می کند. نقشی که کشت های بیفیدوباکتر در کاهش کلسترول دارند هنوز کاملا مشخص نشده است. کلسترول سرم با مصرف HMG-کوآ-ردوکتاز تولید شده توسط بیفیدوباکتر کم می شود.
تئوری دیگر این است که لاکتوباسیلوی اسیدوفیلوس سبب دکانژوگه شدن اسید صفرا به اسید های آزاد شده و اسیدهای آزاد زودتر از روده دفع می شوند. دفع نمک های آزاد صفراوی از بدن، سبب سنتز اسیدهای صفراوی از کلسترول شده و این امر سبب کاهش غلظت کلسترول در بدن می شود.
4-فعالیت ضد جهشی
ارتباط معکوس بین شیوع سرطان و مصرف فرآورده های شیری تخمیری ثابت شده است. مطالعات آزمایشگاهی فعالیت ضد جهشی شیر تخمیر شده را در برابر طیف وسیعی از مواد جهش زا از قبیل۴-نیترو-ان-اکساید و ۲-نیتروفلورسانس و بنزوپیرن ثابت می کند. این فعالیت در برابر گستره ای از مواد جهش زا و پیش جهش زا در سیستم های گوناگون آزمایشی برروی سلول های پستانداران و میکروب ها مشاهده شده است.
5-فعالیت ضد سرطانی
باکتری های اسید لاکتیک و فرآورده های تخمیر شده ای که آن ها ساخته شوند فعالیت ضد سرطانی بالقوه ای دارند. باسیلوس لانگوم و باسیلوس اینفتیس از عوامل موثر ضد تومور هستند. این پدیده ممکن است ناشی از عملکرد آنزیم های باکتری، فعالیت سیستم ایمنی میزبان و کاهش PH روده باشد.
کاهش غلظت مواد پیش سرطان زا به وسیله باکتری پروبیوتیک منجر به کاهش سرعت تولید نیتروزآمین ها می شود. باکتری های پروبیوتیک منابع تولید مواد پیش سرطان زا یا آنزیم های تبدیل به مواد سرطان زا را حذف می نمایند.
6-تحریک سیستم ایمنی
تغییر در سیستم ایمنی توسط لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و بیفیدوباکتر مشاهده شده است ولی سازوکار دقیق آن شناخته شده نیست. یک دلیل این افزایش، انتقال مقادیر اندکی از باکتری های بلعیده شده توسط ماکروفاژها به بافت های لنفاوی موجود در روده کوچک بیان شده است. گزارش شده که استفاده از ماست های پروبیوتیک سبب تحریک و افزایش تولید سایتوکین در سلول های خونی و افزایش فعالیت ماکروفاژها می شود. تولید اسیدهای آلی توسط پروبیوتیک ها سبب پائین آمدن PH شده، پتانسیل اکسیداسیون-احیا در روده را تغییر داده و مقدار اکسیژن داخل روده را محدود می کند.
ایمنی در مصرف پروبیوتیک ها
پروبیوتیک ها میکروارگانیسم هایی هستند( کپک یا باکتری) که در پی مصرف تاثیر مثبت بر بدن میزبان دارند. آن ها درفرمولاسیون داروها وغذاها، به خصوص فراورده های شیری تخمیری استفاده می شوند. گونه های پروبیوتیک روز به روز در حال افزایش هستند و این مسئله احتمال ریسک را در پی مصرف آن ها مطرح کرده است.
بعضی از گونه های لاکتوکوکوس و لاکتوباسیلوس جزو گروه GRAS(به طور عمومی بی ضرر) معرفی شده اند اما انواع پاتوژن هم دارند. در اینجا اثرات تئوری پروبیوتیک و پیش بینی سلامت آن ها بررسی می شوند.
بررسی اثرات منفی پروبیوتیک ها
۱-عفونت ها: نقش مصرف روزانه شیر و فرآورده های آن در بروز اندوکاردیتیس (التهاب پوشش داخلی قلب) ناشی از لاکتو باسیلوس فرمنتوم مورد مطالعه قرار گرفته است. موارد بسیار نادری از عفونت های سیستمیک شامل عفونت خونی و التهاب پوشش داخلی قلب به علت بیفیدوباکتر، لاکتوباسیلوس یا سایر باکتری های اسید لاکتیکی گزارش شده است. در اکثر عفونت ها ریزسازواره ها از میکروب بومی فرد مریض انتقال یافته است.
در پی مصرف استرپتوکوکس بولاردی توسط بیماران مبتلا به التهاب مزمن بخش زیرین روده کوچک، التهاب روده و ایدز هیچ گزارشی از بروز عفونت ارائه نشده است. همچنین مصرف لاکتوباسیلوس رامنوسوس گونه GG توسط کودکان نارس، بیمار مبتلا به التهاب روده و اسهال هیچ نوع اثرات جانبی را به دنبال نداشته است.
۲_اثرات سوخت و سازی و آنزیمی: اگر داشته باشیم که پروبیوتیک ها می توانند سبب تحریک فعالیت های سوخت و سازی در روده شده و منشاٴ اثر مثبت بر سلامتی باشند، پس ممکن است بتوانند سبب افزایش سایر فعالیت های سوخت و سازی شده و موجب زیان میزبان شوند. کلنی زایی ریزسازواره ها در روده کوچک می تواند باعث افزایش زخم های روده و ایجاد اسهال شود. در یک جراحی انتهای روده کوچک نشان داده شد که مصرف گونه های لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و بیفیدوباکتر، به همراه فرآورده های شیری منجر به تبدیل نمک های صفراوی به مواد سمی آزاد در روده شدند.
کاهش زیاد مخاط روده توسط پروبیوتیک ها ممکن است زیان آور باشد. برخی از باکتری ها مانند لاکتوباسیل و برخی گونه های بیفیدوباکتر می توانند مخاط را تجزیه کنند. تجزیه مخاط در سه گونه پروبیوتیک های شیری لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس، بیفیدوباکتر و لاکتوباسیلوس رامنوسوس GG در شرایط آزمایشگاهی و در بدن موش دیده نشد. لاکتوباسیل آنزیمی تولید می کند که می تواند گلیکوپروتئین های انسانی را تجزیه کرده و در برابر تخریب لیزین و لخته شدن فیبرن مقاوم شده و باعث استقرار در بدن و عفونی کردن دیواره قلب شود.
۳-اثرات مضر بر روی سیستم ایمنی: در پی ورود پروبیوتیک از مسیری غیر از دستگاه گوارش ممکن است اثرات جانبی مثل تب آرتروز، رماتیسم قلبی، زخم اثنی عشر یا بیماری های ایمنی ظاهر شوند. این اثرات جانبی ناشی از سایتوکین ها است. تا کنون در پی رشد بیش از اندازه باکتری ها در روده کوچک هیچ نوع اثرات جانبی ایمونولوژیکی دیده نشده است اما یک مورد ایمونوهپاتیت ناشی از مصرف زیاد ماست حاوی پروبیوتیک گزارش شده است.
۴-انتقال ژن: ژن های مقاوم به برخی از آنتی بیوتیک ها ( به ویژه انواع پلاسمید) می توانند بین ریزسازواره ها انتقال یابند. این مساٴله باعث برانگیختن این سوال می شود که آیا مقاومت ژن ها می تواند توسط پروبیوتیک ها به سایر میکروب های موجود در روده انتقال یابد و این انتقال چه تاثیری بر درمان ضدمیکروبی خواهد داشت ؟ گزارش شده است که انتقال ژن از انتروکوکوس فسیوم به انتروکوکوی فسیلیس در دستگاه گوارشی موش بستگی به طبیعت ماده ژنتیکی، نوع باکتری دهنده و گیرنده، تعداد و میزبان تماس باکتری ها دارد. بررسی انتقال ژن و ارزیابی سطح انتقال در بدن موجود زنده بسیار مشکل و پیچیده است.