© Borgis - Nowa Pediatria 1/2004, s. 21-24
Kamil Hozyasz
Probiotyki i prebiotyki – nowe propozycje w żywieniu niemowląt
The new proposal for infant feeding: probiotics and prebiotics
z Kliniki Pediatrii, Instytutu Matki i Dziecka w Warszawie
Kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Andrzej Milanowski
Streszczenie
Breast milk, the model that infant formula manufacturers have tried to emulate for five decades, is the most obvious example of a food with recognised immunonutrive properties. The role of probiotics and prebiotics in infant formulas has generated great interest. The health benefits of probiotics and prebiotics in the diet are reviewed.
Addition of recombinant human milk proteins may be necessary to obtain some of the nutritional and health benefits that breast-fed infants enjoy.
EKOSTATYSTYKA ORGANIZMU CZŁOWIEKA
  • U dorosłego człowieka przewód pokarmowy zawiera 1000 g bakterii, skóra – 200 g, płuca – 20 g, pochwa – 20 g, nos – 10 g, gałki oczne – 1 g.
  • W paleolicie przodkowie współczesnych ludzi spożywali 5-10 razy więcej włóknika (100-150 g/dobę vs 10-15 g).
  • Przeciętne spożycie rafinowanego cukru wzrosło od 0 w połowie XVII w. do 45 kg/rok w XXI w.
  • Przez tysiąclecia fermentacja była podstawową metodą konserwowania żywności*, L. plantarum i L. rhamnosus tolerują niskie pH.
  • Jeden człowiek konsumuje przeciętnie w ciągu całego życia 60 ton żywności (co najmniej 5 „tirów”).
  • W skład organizmu dorosłego człowieka wchodzi – z ekologicznego punktu widzenia – około 1014 komórek, z tego tylko 10% stanowią komórki budujące tkanki. Fakt, że 90% komórek fascynującego ekosystemu, składającego się na Homo sapiens, to Prokaryota najczęściej jest pomijany w podręcznikach klinicznej medycyny. Na dodatek przepaść w zakresie organizacji genetycznej pomiędzy ssakami i drożdżami jest mniejsza niż pomiędzy drożdżami i bakteriami. Istnieje wiele szlaków komunikacji pomiędzy komórkami organizmu eukaryotycznego i komensalnymi bakteriami, z których część jest kwalifikowana jako pro- lub przeciwzapalne. Bakterie wydają się odgrywać nie marginalną ale przeciwnie – fundamentalną rolę w homeostazie organizmu człowieka, przy czym wzajemne oddziaływania są poznane w znikomym stopniu.
    Błona śluzowa okrężnicy nie ma zdolności czerpania substancji odżywczych z krwi. Pozostaje ona w stanie bezpośredniej zależności od obecnych w świetle jelita: krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, poliamin, czynników wzrostowych, witamin i antyoksydantów wytwarzanych przez niepatogenną florę. Substratami dla komensalnej flory jelitowej są: błonnik pokarmowy, niektóre złożone białka, substancje śluzowe i inne wydzieliny przewodu pokarmowego, obumarłe komórki nabłonka błony śluzowej jelita, bakterii i drożdżaków.
    Zainteresowanie badaczy florą jelitową systematycznie wzrasta od czasu ogłoszenia w 1908 r. przez Miecznikowa teorii, że wieśniacy z Imperium Rosyjskiego zawdzięczają swą długowieczność spożywaniu dużych ilości jogurtu, zawierającego „zdrowe” bakterie.
    Przewód pokarmowy noworodka jest pierwotnie zasiedlany przez mikroorganizmy pochodzące z pochwy i odbytu/stolców matki oraz otaczającego środowiska. Dla dzieci urodzonych przez cięcie cesarskie środowisko zewnętrzne jest głównym źródłem flory – niestety higieniczne warunki szpitalne uniemożliwiają transfer szczepów bakterii kwasu mlekowego. Laktoza jest najgorzej wchłanialnym dwucukrem, pomimo tego obecnym w mleku ssaków i pokarmie kobiecym. Obecność w mleku głównie węglowodanu, o powyższej wydawałoby się niekorzystnej charakterystyce, najprawdopodobniej spowodowana jest korzyściami wypływającymi z oddziaływania na fermentującą florę jelitową. Flora jelitowa u niemowląt karmionych piersią zdominowana jest przez bifidobakterie i Lactobacilli, u karmionych sztucznie nie przeważa żaden z rodzajów bakterii. W okresie wprowadzania pokarmów stałych wzrasta kolonizacja przez szczepy Escherichia coli, Bacteroides i Clostridium. Po odstawieniu od piersi, u dzieci w wieku powyżej 2-ego roku życia flora jelitowa upodabnia się do występującej u ludzi dorosłych.
    Obecność Lactobacillus plantarum w przewodzie pokarmowym pozostaje w bezpośredniej zależności od stosowanej diety. Szczep ten występuje u prawie 100% Afrykanów i Azjatów spożywających duże ilości żywności fermentowanej przez L. plantarum, u 75% amerykańskich Adwentystów Dnia Siódmego (stosują dietę wegetariańską), 5-25% ludzi na standardowej diecie europejskiej. U kosmonautów powracających na Ziemię, po okresie ekspozycji na wzmożony stres oraz stosujących dietę opartą o wysoko przetworzone i skondensowane środki spożywcze, nie stwierdza się obecności L. plantarum.
    Mianem probiotyków określane są żywe mikroorganizmy znajdujące się w pożywieniu, które wywierają korzystny wpływ na organizm człowieka (zwierzęcia) poprzez modyfikacje struktury jakościowej i ilościowej flory jelitowej. Prebiotyki to składowe pożywienia nie podlegające trawieniu i wchłanianiu w jelicie cienkim, a pozytywnie oddziaływujące na gospodarza poprzez wybiórczą stymulację wzrostu i aktywności wybranych mikroorganizmów obecnych w okrężnicy (tab. 1). Prebiotyki mogą także zmniejszać wirulencję bakterii, na co ciekawym przykładem jest wpływ celobiozy na szczepy Listeria monocytogenes. Już w latach 50-tych stosowano laktulozę jako prebiotyk w mieszankach dla niemowląt. Własne obserwacje potwierdzają, że w przypadku nieprawidłowej flory jelitowej u niemowląt i małych dzieci można osiągnąć eliminację nosicielstwa poprzez terapię synbiotyczną (probiotyk+prebiotyk) opartą o laktulozę oraz mieszankę Saccharomyces boulardii (drożdżak) i pałeczek kwasu mlekowego. Dyskusja prowadzona na łamach British Medical Journal w 2002 r. wskazuje na ponowny wzrost zainteresowania laktulozą wśród lekarzy jako prebiotykiem. Istotne będzie ustalenie dawkowania leku, tak by nie powodował biegunki. Obiecujące są także wyniki badań nad zapobieganiem dysbiozie podczas eradykacji H. pylori za pomocą laktulozy i probiotyków. Zwiększeniu spożycia fruktooligosacharydów towarzyszy wzrost wydalania Bifidobakterii oraz korzystne zmiany spoistości pH i zawartości mleczanów w stolcach.
    Tabela 1. Najczęściej stosowane probiotyki, prebiotyki i synbiotyki (wg Collinsa i Gibsona).
    Probiotyki
    Pałeczki kwasu mlekowego (Lactobacilli):
        L. plantarum
        L. reuteri
        L. acidophilus
        L. casei
        L. delbrueckii subsp. bulgaricus
        L. brevis
        L. cellobiosus
        L. curvatus
        L. fermentum

    Gram-dodatnie ziarniaki:
        Lactococcus lactis subsp. cremoris
        Streptococcus salivarius subsp. thermophilus
        Enterococcus faecium
        S. diaacetylactis
        S. intermedius

    Bifidobakterie:
        B. bifidum
        B. lactis
        B. adolescentis
        B. animalis
        B. infantis
        B. longum
        B. thermophilum

    Drożdżaki:
        Saccharomyces boulardii

    Prebiotyki
        Fruktooligosacharydy
        Inulina*
        Galaktooligosacharydy
        Laktuloza**
        Laktitol

    Synbiotyki
        Bifidobakterie + fruktooligosacharydy
        Pałeczki kwasu mlekowego + laktitol
        Bifidobakterie + galaktooligosacharydy
    * Fruktany zbudowane z cząsteczek inuliny są obecnie jedynymi dodatkami spożywczymi, które w pełni zasługują na miano żywności funkcjonalnej. Inulinę wytwarzają rośliny zarówno jedno- jak i dwuliścienne, np. Liliaceae, Amaryllidaceae, Graminae, Compositae.
    Tylko jeden gatunek - cykoria (Cichorium intybus) jest wykorzystywany w przemysłowej produkcji inuliny, która stawnowi substrat w syntezie oligofruktozy i długołańcuchowych fruktanów. Fruktany znajdują szerokie zastosowanie jako dadatek stabilizujący galaretki, lody, ciastka. Zwykle dominującym źródłem inuliny i oligofruktanów w diecie są: zboża, banany, cebula, pory i czosnek.
    ** Laktuloza jest zbudowana z galaktozy i fruktozy.
    Istnieje obecnie wiele dowodów, że probiotyki wraz z prebiotykami będą mogły zastępować antybiotykoterapię okołooperacyjną. W ostatnich latach Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca ograniczenie stosowania antybiotyków podczas produkcji żywności oraz w medycynie. Rekomendowane są badania i wdrażanie alternatywnej strategii wobec antybiotykoterapii w oparciu o niepatogenne mikroorganizmy interferujące z patogenami (microbal interference therapy, MIT).
    Inokulacja L. plantarum w ilości 106/g do gotowanej soi (tempeh) zasiedlonej bakteriami z rodziny Enterobacteriaceae, gronkowcem złocistym czy enterokokami całkowicie eliminuje wymienione patogeny. Podawanie zdrowym ochotnikom owsianki fermentowanej przez L. plantarum znacząco obniża ilość potencjalnie patogennych mikroorganizmów w jelicie. L. salivatorius zapobiega eksperymentalnej salmonellozie u kurcząt, natomiast Lactobacillus GG skraca czas trwania biegunki rotawirusowej u dzieci. U dzieci otrzymujących w przedszkolach probiotyki rzadziej występują infekcje dróg oddechowych. Podawanie jogurtu myszom znacząco podwyższa śluzówkową i układową odpowiedź na toksyny cholery. Dodawanie do pożywienia szczurów L. acidophilus opóźnia wystąpienie indukowanego raka jelita grubego. Pałeczki kwasu mlekowego i bifidobakterie zmniejszają zawartość w stolcu enzymów związanych z mutagenezą i karcinogenezą, jak np. b-glukuronidazy, b-glukozydazy, nitroreduktazy, ureazy. Probiotyki wywierają korzystny wpływ na gospodarkę cholesterolową, przyswajanie laktozy, eliminację azotanów oraz układ immunologiczny gospodarza.
    W ostatnich latach coraz więcej zwolenników zyskiwała teoria, że istotna w rozwoju alergii jest nadmierna sterylizacja warunków życia. W 2001 roku opublikowano wyniki badań zespołu z Uniwersytetu w Turku (Finlandia) dotyczące profilaktyki chorób atopowych w wieku niemowlęcym. Uzyskano imponujące wyniki zarówno poprzez podawanie probiotyków matce na dwa tygodnie przed porodem oraz w okresie pierwszych 3 miesięcy laktacji czy niemowlęciu w pierwszym półroczu życia. W badaniu wykorzystywano szczep Lactobacillus GG, niestety nie wchodzący w skład żadnego z farmaceutyków dostępnych w Polsce. Toczą się dyskusje nad zasadnością stosowania probiotyków jako profilaktyki i sposobu leczenia biegunki poantybiotykowej. Na podstawie badań klinicznych kontrolowanych placebo nie można jednoznacznie rekomendować ich stosowania. Jednocześnie praktycy, wiedzą z własnego doświadczenia, że w wielu przypadkach łączenie antybiotyku z probiotykiem jest korzystne. Istnieje zgoda co do tego, że między profesjonalistami potrzebny jest pewien stopień jednomyślności. Jednak zbyt wielki nacisk na medycynę, opartą na danych potwierdzonych, upraszcza złożoną naturę opieki klinicznej. Działania uboczne farmaceutyków z probiotykami były opisywane bardzo rzadko, co tym bardziej zachęca do ich częstego stosowania.
    Najnowszymi propozycjami w dziedzinie żywienia niemowląt są formuły z dodatkiem probiotyków i prebiotyków. Firma Nestle wprowadziła na rynek polski modyfikowane mleko następne (NAN 2 Bifidus) z dodatkiem kultur Bifidobacterium lactis i Streptococcus thermophilus.
    Na rynku polskim pierwszymi mieszankami dla niemowląt z dodatkiem mieszaniny frukto- i galaktooligosacharydów było mleko początkowe Bebiko Omneo 1 i mleko następne Bebiko Omneo 2 (tab. 2) produkowane przez firmę Nutricia. W 2003 r. Bebilon 1 i Bebilon 2 zostały także wzbogacone o prebiotyki. Mieszanki przeznaczone dla dzieci w wieku poniemowlęcym, w tym zawierające pro- i prebiotyki zostały przedstawione w jednym z artykułów bieżącego numeru „Nowej Pediatrii”. Stosowanie probiotyków i prebiotyków nadal nie poddaje się analizie teoretyków. Dyskredytowali oni przez wiele lat praktyków stosujących kleiki ryżowe i marchwiankę – w świetle obecnej wiedzy pełnią one funkcje prebiotyku i doniesienia z ostatnich lat potwierdzają zasadność takiego postępowania. W obliczu 10-krotnej przewagi liczebnej bakterii nad komórkami ssaka (w ekosystemie organizmu człowieka) i występowaniem setek, praktycznie niezbadanych, szczepów drobnoustrojów – skuteczne stosowanie probiotyków i prebiotyków nadal zasługuje na miano sztuki lekarskiej a nie rzemiosła. Na pytanie jakie jest miejsce formuł z probiotykami i prebiotykami w żywieniu niemowląt nie ma prostej odpowiedzi. Doświadczenia kliniczne są skąpe. Wskazania zależą od subiektywnego osądu lekarza. Na pewno, jak zawsze w żywieniu niemowląt, nie można zapominać, że najlepszym pokarmem w pierwszym okresie życia jest mleko kobiece. Już w XIX-wiecznej Szwecji obserwowano, że w rejonach, gdzie popularne było stosowanie mleka krowiego w niemowlęctwie, powrotowi do praktyki karmienia piersią towarzyszył 20% spadek śmiertelności. W pierwszych 6-miesiącach życia należy karmić wyłącznie piersią. Badania przeprowadzone w Bangladeszu i Brazylii wykazały, że wśród niemowląt, karmionych wyłącznie piersią w pierwszym półroczu, śmiertelność z powodu biegunki i pneumonii jest 2-3-krotnie niższa w porównaniu do otrzymujących pokarmy stałe. Pokarm matki zawiera oligosacharydy i poliaminy. Podczas ssania dziecko otrzymuje kultury bakterii zasiedlających sutek i skórę matki. Na starsze niemowlęta, otrzymujące błonnik pokarmowy w pokarmach stałych, korzystnie może działać formuła z probiotykami – jedną z najpoważniejszych zmian we współczesnej diecie jest to, że obecnie wprowadzamy do przewodu pokarmowego z pokarmami co najmniej o miliony mniej bakterii w porównaniu z naszymi przodkami.
    Tabela 2. Porównanie składu mlek następnych z dodatkiem probiotyków i prebiotyków dostępnych w Polsce.
    100 mL gotowego do spożycia mlekaNan 2 Bifidus (Nestle)Bebiko Omneo 2 (Nutricia)Bebilon 2 (Nutricia)
    Typ mlekaprobiotyczneprebiotyczneprebiotyczne
    Wartość energetyczna, kcal kJ 67 28072 30070 290
    Białko, g 2,22 (serwatkowe/kazeina; 23/77)1,9 (serwatkowe)1,8 (serwatkowe/kazeina; 20/80)
    Węglowodany, g w tym laktoza, g dodatek skrobi 8,0 8,0 nie ma8,7 3,0 obecny18,1 7,8 nie ma
    Tłuszcz, g2,93,33,4
    Sód, mg322927
    Potas, mg1048385
    Chlor, mg755455
    Fosfor, mg655450
    Wapń, mg819288
    Magnez, mg76,87
    Żelazo, mg1,11,21,3
    Jod, mg141212
    Miedź, mg0,080,050,05
    Cynk, mg0,80,80,92
    Witamina K1, mg34,95
    Witamina B12, mg0,130,550,16
    Kwas foliowy, mg201011
    Witamina D, IU607676
    Witamina C, mg6,78,38,3
    Cholina, mg6,77,48,2
    Inozytol, mg3,43,5brak danych
    1 Bezglutenowa skrobia wchodzi w skład zarówno Omneo 2 jak i Omneo 1
    W ostatnich latach profil tłuszczów w mieszankach został w dużym stopniu upodobniony do występującego w pokarmie kobiecym. Pozostało jednak jeszcze wiele do zrobienia w dziedzinie humanizacji mleka krowiego stosowanego w żywieniu niemowląt. W pokarmie kobiecym do 25% azotu jest pochodzenia niebiałkowego. Wspomniana postać azotu występuje w małych ilościach w mleku krowim. Poliaminy są ważnym czynnikiem promującym dojrzewanie przewodu pokarmowego, zmniejszają nadmierną przepuszczalność błony śluzowej – przez co prawdopodobnie ograniczają rozwój alergii pokarmowej. Niesuplementowane mieszanki otrzymywane na drodze modyfikacji mleka krowiego zawierają mniej sperminy i spermidyny w porównaniu z pokarmem kobiecym.
    Obecnie jest już możliwe otrzymywanie w ilościach przemysłowych lizozymu, laktoferryny oraz a1-antytrypsyny z modyfikowanych genetycznie roślin. W ziarnie transgenicznego ryżu białka te są odkładane w stałej dużej ilości. Wstępne badania wykazały, że otrzymywane w ten sposób proteiny mają podobną stabilność i aktywność biologiczną, co ich wzorce z mleka kobiecego. Trwają przygotowania do przeprowadzenia badań nad bezpieczeństwem ich stosowania u ludzi.

    *Echem tamtych doświadczeń są specjały kulinarne, jak: kiszona kapusta i ogórki w Europie Środkowej, kiszone arbuzy na Ukrainie, oliwki zakwaszane, fermentowane śledzie (Strőmming) i łososie w Szwecji oraz rekiny w Islandii, kwaszone przystawki warzywne na Dalekim Wschodzie, sosy z fermentowanych ryb i skorupiaków w Indonezji.
    Piśmiennictwo
    1. Arifeen S. et al.: Exclusive breastfeeding reduces acute respiratory diseases and diarrhoea deaths among infants in Dhaka slums. Pediatrics 2001, 108:E67. 2. Battle M. et al.: Lactulose is effective. Br. Med. J. 2002:325:901-902. 3. Brandstrőm A.: The loveless mothers – infant mortality in Sweden during the 19th century with special attention to the parish of Nedertorne? Studies in the Humanities 62, Umea 1984. 4. Cremonini F. et al.: Lactobacillus GG supplementation in anti-H. pylori therapy-related side effets: a randomized placebo-controlled study. 8th United European Gastroenterology Week, Bruksela 2000. Gut 2000, 47(Suppl III): abstrakt A132. 5. Cremonini F. et al.: Probiotics in prevention of antibiotic-associated diarrhea: a meta-analysis of placebo-controlled trials. 9th United European Gastroenterology Week, Amsterdam 2001. Gut 2001, 49(Suppl III): abstrakt 2439. 6. Dandrifosse G. et al.: Are milk polyamines preventive against food allergy. Proc. Nutr. Soc. 2000, 59:81-86. 7. Degtyarova I.I. et al.: Modern approaches to antihelicobacterial therapy and primary prophylaxis of the intestinal dysbiosis in peptic ulcer patients. 9th United European Gastroenterology Week, Amsterdam 2001. Gut 2001, 49(Suppl III): abstrakt 3166. 8. D´Souza A.L. et al.: Probiotics in prevention of antibiotic associated diarrhoea: meta-analysis. Br. Med. J. 2002, 324:1361-1364. 9. D´Souza A.L. et al.: Probiotic and antibiotic associated diarrhoea. Author´s reply. Br. Med. J. 2002, 325:903-904. 10. Gionchetti P. et al.: Highly concentrated probiotic therapy prevents pouchitis onset. 8th United European Gastroenterology Week, Bruksela 2000. Gut 2000, 47(Suppl III): abstrakt A7. 11. Hatakka K. et al.: Effect of long term consumption of probiotic milk on infections in children attending day care centres: double blind, randomised trial. Br. Med. J. 2001, 322:1327-9. 12. Kalliomaki M. et al.: Probiotics in primary prevention of atopic disease: a randomized placebo-controlled trial. Lancet 2001, 357:106-9. 13. Kennedy R.J. et al.: Probiotic improves gut barrier function in human and experimental colitis. 9th United European Gastroenterology Week, Amsterdam 2001. Gut 2001, 49(Suppl III): abstrakt 1237. 14. Knol J. et al.: Stimulation of endogenous bifidobacteria in term infants by an infant formula containing prebiotics. 34th Annual Meeting of ESPGHAN, Genewa 2001. Abstract book:P192. 15. Levy J.: Immunonutrition: the pediatric experience. Nutrition 1998, 14:641-7. 16. Lőnnerdal B.: Expression of human milk proteins in plants. J. Am. Coll. Nutr. 2002, 21:218S-221S. 17. Oberhelman R.A. et al.: A placebo-controlled trial of Lactobacillus GG to prevent diarrhea in undernourished Peruvian children. J. Pediatr. 1999, 134:15-20. 18. Park S.F. et al.: Expression of listeriolysin and phosphatidylinositol-specific phospholipase C is repressed by the plant-derived molecule cellobiose in Listeria monocytogenes. Mol. Microbiol. 1993, 8:653-61. 19. Rautava S. et al.: Probiotics before birth and during lactation may confer immunomodulatory protection from infant´s atopic eczema. 34th Annual Meeting of ESPGHAN, Genewa 2001. Abstract book: O40. 20. Roberfroid M.B.: Prebiotics and probiotics: are they functional foods? Am. J. Clin. Nutr. 2000, 71:1682S-7S. 21. Victora C.G. et al.: Evidence for protection by breast-feeding against infant deaths from infectious diseases in Brazil. Lancet 1987, ii:319-321.
    Nowa Pediatria 1/2004
    Strona internetowa czasopisma Nowa Pediatria