Пробіотики-біоентеросептики у педіатричній практиці: від мікробіомної концепції до клінічного доказу

У статті систематизовано сучасні наукові дані щодо пробіотиків-біоентеросептиків – інноваційного класу препаратів для підтримки кишкового мікробіому. Розглянуто концептуальні відмінності між класичними пробіотиками та біоентеросептиками, охарактеризовано пробіотичний штам Bacillus clausii UBBC-07 у складі препаратів Пробіз^® DUO та Пробіз^® kids.

Ключові слова: мікробіом, пробіотики, біоентеросептики, антибіотикоасоційована діарея, ААД, Bacillus clausii UBBC-07, Пробіз^® DUO, Пробіз^® kids.

Ще донедавна уявлення про чинники здоров’я людини зводилися до двох детермінант – геному та зовнішніх впливів. Утім сучасні дослі­дження суттєво розширили цю модель, додавши третій кардинальний компонент – мікробіом, що охоплює сукупність усіх мікроорганізмів у всіх біотопах організму людини ­­[1, 2].­ Вони пов’язані між собою у функціональному й метаболічному відношенні та коеволюціонують разом зі своїм хазяїном. Пробіотичні бактерії виконують численні життєво важливі функції: синтезують вітаміни, біологічно активні речовини й сигнальні молекули, сприяють засвоєнню мікронутрієнтів, конкурують із кишковими патогенами, модулюють імунологічні процеси [3, 4]. Як засвідчило ма­сштабне дослі­дження Human Microbiome Project and Metagenome of the Human Intestinal Tract (MetaHIT), у мікробіомі людини може бути понад 10 мільйонів ненадлишкових генів [5].

Порушення мікробіому асоційовані з розвитком широкого спектра захворювань. Лікування цих станів протимікробними засобами, зі свого боку, поглиблює дисбаланс і призводить до формування резистому. Одним із найбільш клінічно значущих наслідків антибіотикотерапії є антибіо­тикоасоційована діарея (ААД) – стан, спровокований безпосереднім впливом антибіотика на травний тракт, кількісними та якісними змінами кишкової мікробіоти, а також селекцією бактеріальних штамів, стійких до антибіотиків, насамперед Clostridioides difficile [6, 7]. Частота ААД серед дітей коливається від 11 до 21%, серед дорослих – від 5 до 70% залежно від типу антибіотика, початкового стану здоров’я пацієнта і впливу патогенів [8]. Результати клінічних дослі­джень демонструють, що застосування пробіо­тиків під час антибіотикотерапії може зменшити ризик розвитку ААД на 30-50% [9, 10].

Останнім часом увага спрямована на якісно новий клас засобів – пробіотики з властивостями біо- ентеросептиків, які поєднують усі переваги традиційних пробіотиків і водночас позбавлені їхніх ключових недоліків. Найбільш перспективним представником цього класу в педіатричній практиці є штам ­­­B. cla­­­usii UBBC-07.

Мікробіом дитини і обмеження класичних пробіотиків

Мікробіота кишечника людини об’єднує понад 35 000 видів бактерій та інших мікроорганізмів, серед яких переважають Firmicutes і Bacteroidetes та меншою мірою Actinobacteria і Verrucomicrobia [5]. Принципово важливим для педіатричної практики є те, що формування мікробіому людини завершується у 4-6 років, і відтоді кожен організм має свій унікальний штам-специфічний склад мікробіому. Саме тому будь-які класичні пробіотики, що містять комерційні штами лакто- або біфідобактерій, не є рідними для мікробіому конкретного пацієнта, не інтегруються в його екосистему надовго й виявляють ефект переважно в період прийому [11].

Відповідно до консенсусної заяви Міжнародної наукової асоціації з питань вивчення пробіотиків і пребіотиків (The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement), пробіо­тики – це «живі штами суворо відібраних мікро­організмів, що в разі введення в адекватних кількостях йдуть на користь здоров’ю хазяїна» [12]. Однак на практиці класичним пробіотичним штамам властива низка суттєвих обмежень. По-перше, більшість із них не повністю резистентна до антибіотиків і нерідко здатна передавати гени резистентності патогенам, що унеможливлює їх призначення безпосередньо на тлі антибіотикотерапії [13]. По-друге, дія Saccharomyces boulardii обмежена в часі: ці дріж­джі не колонізують кишечник, і вже через 2-5 днів після завершення прийому їх не виявляють у калі [14]. У пацієнтів з імунодефіцитами або госпіталізованих із центральним венозним катетером S. boulardii може спричинити фунгемію [14]. По-третє, дія класичних пробіотиків полягає в поповненні пулу корисних бактерій без прямого пригнічення патогенів – відновлення видової рівноваги мікробіому відбувається поступово, у процесі конкурентної взаємодії [11].

Серед специфічних недоліків лактобактерій варто виокремити здатність окремих штамів утворювати правообертальні ізомери (D-форми) молочної кислоти, тоді як корисною для організму є лише лівообертальна форма (L-форма). ВООЗ рекомендує обмежити застосування таких штамів через їхні потенційні метаболічні ефекти [13]. Наукові дослі­дження також підтвер­джують реальний ризик горизонтальної передачі генів антибіотикорезистентності від лактобактерій до патогенних представників мікробіому [13].

Концепція біоентеросептиків: наступний етап еволюції

Пробіотики-біоентеросептики – це принципово новий клас засобів, що мають усі властивості класичних пробіотиків, але позбавлені їхніх ключових недоліків. На відміну від класичних аналогів, біоентеросептики здатні безпосередньо продукувати активні речовини, що пригнічують ріст і розвиток патогенних мікроорганізмів, зв’язувати їхні токсини й активніше модулювати імунні процеси організму хазяїна [15, 16]. Ключова відмінність полягає в механізмі відновлення мікробіому: замість того щоб «підселяти» до кишечника чужорідні організму штами, біоентеросептики стимулюють відновлення саме тих лакто- і біфідобактерій, які вже є рідними для конкретного пацієнта – адаптованими до його імунної системи і мікросередовища. Результатом є більш фізіологічне і стійке відновлення мікробіому.

Найбільш перспективними біоентеросептиками сьогодні є пробіотичні штами B. clausii, зокрема UBBC-07, безпека й ефективність яких доведені клінічними дослі­дженнями та підтвер­джені міжнародними регуляторними організаціями [15, 16]. Штам UBBC-07 отримав статус продукту з високим ступенем безпеки GRAS (Generally Recognized As Safe), який надає американський регулятор FDA [17].

B. clausii UBBC-07: характеристика штаму та механізми виживання

B. clausii є спороутворювальним мікроорганізмом, і саме ця властивість забезпечує виняткову стійкість штаму в агресивному середовищі травного тракту. Унікальний хімічний склад спор – дипіколінова кислота в комплексі з іонами кальцію, білки, ліпіди, вуглеводи – та їхня надзвичайно низька проникність забезпечують збереження великої кількості життєздатних бактерій протягом всього транзиту через шлунок і тонку кишку [18]. Здатність до спороутворення захищає ДНК бактерії від температурної денатурації та не потребує застосування кислотостійких/кишковорозчинних капсул у лікарській формі [19].

Спори B. clausii UBBC-07 демонструють високу толерантність до дії кислоти шлункового соку, жовчі й кишкового вмісту, а також мають виражені адгезивні властивості. Вища гідрофобність спор порівняно з вегетативними клітинами є сприятливою для їхнього персистування в муциновому шарі кишечника [18, 19]. Наявність FоF1 АТФ-синтази, декарбоксилази амінокислот, симпортера жовчних кислот, муцин-/колаген-/фібронектин-зв’язувальних білків, білків теплового і холодового шоку свідчить про здатність штаму легко долати хімічний стрес [19].

У доклінічних дослі­дженнях комерційного спорового пробіотика B. clausii UBBC-07 із використанням моделі SHIME (Simulator of Human Intestinal Microbial Ecosystem) не було показано значного зменшення загальної кількості життєздатних мікроорганізмів під час симуляції транзиту через травний тракт як після прийому їжі, так і натще [18]. Крім того, популяція життєздатних спор B. clausii UBBC-07 значно зростала після однієї години інкубації в кишечнику, що вказує на їхнє активне проростання в тонкій кишці [19]. Після потрапляння у відповідні відділи кишечника спори переходять у форму вегетативних клітин, які й реалізують повний спектр пробіотичних ефектів.

Порівнюючи штам UBBC-07 з іншими комерційними штамами B. clausii (O/C, N/R, SIN і T), слід зазначити, що геноми всіх цих штамів детально секвеновані й анотовані [20, 21]. Незважаючи на їхню генотипову подібність, кожен штам характеризується специфічним патерном секреції [22]. Штам UBBC-07 вирізняється найширшим профілем резистентності до антибіотиків – тетрациклінів, пеніцилінів, цефалоспоринів, макролідів, хлорамфеніколу та лінкозамідів – і поєднує як продукування клаузину, так і нейтралізацію токсинів C. difficile [23], тоді як серед штамів O/C, N/R, SIN і T ці властивості притаманні лише штаму O/C [22].

Механізми дії: клаузин, субтилізин та імуномодуляція

Терапевтичний потенціал B. clausii UBBC-07 реалізується за допомогою кількох взаємодоповнювальних механізмів. Ключовим елементом біоентеросептичної активності є синтез лантибіотика клаузину – антимікробного пептиду, що пригнічує ріст патогенних мікроорганізмів, зокрема C. difficile, Staphylococcus aureus таEnterococcus faecium [24, 25]. Крім прямої антимікробної дії, підтвер­джено здатність вегетативних клітин B. clausii UBBC-07 нейтралізувати ентеротоксини A і B C. difficile завдяки продукуванню серинових протеаз [26]. Саме ці токсини чинять прямий цитотоксичний вплив на ентероцити товстої кишки і є ключовими медіаторами патогенезу ААД – аж до потенційно летального псевдомембранозного коліту [6, 7].

Другий ключовий механізм – синтез субтилізину і каталази. Ці ферменти необхідні для нормального росту Lactobacillus – важливих представників індигенної флори кишечника [15]. Саме завдяки субтилізину B. clausii UBBC-07 не просто «заселяє» кишечник, а запускає каскад реакцій, що стимулюють відновлення власних, адаптованих до конкретного організму штамів лакто- і біфідобактерій. В експерименті застосування спор B. clausii супрово­джувалося підвищенням продукування бутирату зі збільшенням видового різноманіття мікробіоти кишечника, зокрема Faecalibacterium prausnitzii, Bifidobacterium spp. і Lactobacillus spp. [27].

B. clausii UBBC-07 поліпшує бар’єрну функцію кишечника, посилюючи вироблення муцину і синтез білків міжклітинних контактів [15, 16]. На моделі ротавірусної інфекції з використанням людських ентероцитів було встановлено здатність вегетативних клітин B. clausii індукувати синтез муцину – захисного глікопротеїну слизової оболонки, що забезпечує нормальну проліферацію ентероцитів і захищає їх від некрозу й апоптозу [16].

Виражені імуномодулювальні властивості штаму підтвер­джено в низці дослі­джень. B. clausii суттєво – більш ніж учетверо – підвищують продукування β-дефензинів, зокрема β-дефензину-2 людини (hBD-2), який пригнічує ріст бактеріальних пато­генів, гальмує утворення біоплівок і чинить протизапальну та противірусну дії [16]. McFarlin В.К. etal. дослідили, що застосування суміші спороутворювальних пробіотиків із додаванням B. clausii зменшувало ендотоксемію на 42% через 5 год після вживання їжі та знижувало рівні тригліцеридів сироватки крові на 24% через 3 год [28]. Рівні прозапальних маркерів IL-12p70, IL-1β і греліну також достовірно знижувалися, що відкриває перспективи застосування B. clausii UBBC-07 у разі алергічних та інфекційних захворювань верхніх дихальних шляхів [28].

Окремо слід зазначити про тривалість пробіотичного ефекту. На відміну від S. boulardii та Lactobacillus spp., ефект яких зберігається впродовж 5-7 діб, дія B. clausii в кишечнику може тривати до 30 діб після завершення прийому [14]. Ця властивість є визначальною для профілактики ускладнень, рецидивів і забезпечення повноцінної реконвалесценції. Особливо це актуально для педіатричних пацієнтів, які нерідко отримують повторні курси антибіотиків.

Принципово важливо, зважаючи на безпеку, що гени резистентності до антибіотиків у B. clausii локалізовані в хромосомній ДНК. Це унеможливлює їх горизонтальний перенос до інших мікро­організмів, зокрема патогенних [17]. Завдяки цьому штам кардинально відрізняється від більшості класичних пробіотиків, у разі застосування яких таке передавання генів резистентності є реальним ризиком [13].

Клінічна ефективність у профілактиці антибіотикоасоційованої діареї

Міжнародна доказова база щодо ефективності ­B. clausii є доволі значною. У рандомізованому подвійному сліпому плацебоконтрольованому дослі­дженні Maity С. і Gupta А. К. вивчали ефективність і безпеку B. clausii у дітей (n = 60, вік 2-10 років), підлітків і дорослих (n = 60, вік 11-65 років) із гострою інфекційною діареєю на тлі антибіотикотерапії широкого спектра дії [29]. Прийом B. clausii значно зменшував частоту неоформлених випорожнень і прискорював їх нормалізацію: повна ремісія настала у 100% дітей проти 3,0% у групі плацебо (р < 0,0001) і відповідно у 73,3% підлітків і дорослих проти 33,3% (р < 0,0001). Жодних побічних явищ під час прийому препарату зафіксовано не було. У подвійному сліпому рандомізованому плацебоконтрольованому дослі­дженні SudhaM. R. etal. за участі 119 дітей віком від 6 місяців до 5 років прийом штаму UBBC-07 (2 × 10⁹ КУО двічі на добу протягом 5 днів) значно скорочував тривалість діареї (75,3 год проти 81,6 год у групі плацебо) і нормалізував частоту та консистенцію випорожнень [30]. Масштабне відкрите обсерваційне дослі­дження de CastroJ. A. etal. за участі 3178 дітей віком від 1 місяця до 6 років підтвердило: у 52,6% пацієнтів діарея минала протягом трьох днів після початку прийому B. clausii, а частота побічних ефектів залишалася мінімальною – 0,09% [31].

Ефективність B. clausii UBBC-07 у симптоматичному лікуванні інфекцій верхніх дихальних шляхів підтвердили MadempudiR. S. etal. у подвійному сліпому рандомізованому плацебоконтрольованому клінічному дослі­дженні за участі 90 дітей віком 4-7 років. Прийом суспензії UBBC-07 протягом трьох місяців супрово­джувався суттєвим зниженням кількості, тривалості й тяжкості інфекцій верхніх дихальних шляхів, а також підвищенням рівня IgA і зниженням – IgE у слині [32].

Для педіатричної практики а Україні особливо релевантними є результати масштабного мультицентрового дослі­дження ефективності препарату Пробіз® DUO за участі педіатрів і сімейних лікарів Центральної України та західних, північних і південних областей [33]. У ньому взяло участь 939 пацієнтів віком від 28 днів до 18 років із бактеріально-­асоційованими захворюваннями різної локалізації, які отримували системну антибактеріальну терапію. Основна група налічувала 671 дитину, яка приймала Пробіз® DUO з першого дня антибіотикотерапії; контрольна – 268 дітей, які не застосовували пробіотик. Середній вік учасників становив 6,2 ± 3,1 року [33].

Серед нозологічних форм переважали інфекції верхніх дихальних шляхів і ЛОР-органів (52,0%), а також нижніх дихальних шляхів (34,3%). Антибіотикотерапію проводили переважно бета-лактамами – 67,9% випадків (пеніциліни – 39,9%, цефалоспорини – 27,1%); макроліди застосовували в 15,4% призначень [33]. Найпоширенішими препаратами були амоксицилін (18,4%), амоксицилін із клавулановою кислотою (20,0%) та цефіксим (17,4%).

Результати ефективності оцінювали в 794 пацієнтів, для яких було визначено конкретний антибактеріальний засіб. Загальна частота ААД становила 7,9%: в основній групі – 5,5%, у контрольній – 14,0%. Отже, профілактичний прийом Пробіз® DUO зменшував частоту ААД загалом у 2,5 раза. Під час диференційованого аналізу за групами антибіотиків ефективність залишалася стабільно високою: серед пацієнтів, які отримували пеніциліни, частота ААД в основній групі була у 2,5 раза меншою – ­­­7,2% проти 18,2%; серед тих, хто приймав цефалоспорини, – у 2,4 раза (4,6% проти 11,1%); а серед пацієнтів, які отримували макроліди/­азаліди, – ­у 5,1 раза (2,3% проти 11,9%) [33]. Статистично значуще ­­­­­(p < 0,05) зниження частоти ААД зафіксовано в разі застосування амоксициліну з клавулановою кислотою – у 2,4 раза (9,8% проти 23,2%) та цефіксиму – у 4,4 раза (3,9% проти 17,1%) [33].

Застосування препарату Пробіз® DUO також суттєво поліпшувало перебіг захворювання в пацієнтів з уже наявними симптомами. Середня тривалість діареї серед пацієнтів становила 1,84 ± 0,12 дня в основній групі проти 2,66 ± 0,12 дня в контрольній ­(р < 0,05). У разі розрахунку на всіх пацієнтів – 0,10 ± 0,02 дня проти 0,37 ± 0,06 дня (р < 0,05), тобто тривалість симптоматики зменшувалася в 3,7 раза [33]. Кількість пацієнтів зі скаргами на біль у животі в основній групі вдвічі поступалася контрольній – 3,7% проти 7,4%. Тривалість абдомінального болю серед хворих із цим симптомом становила 1,25 ± 0,10 дня проти 1,71 ± 0,19 дня відповідно ­(р < 0,05), у разі розрахунку на всіх пацієнтів – у 3,3 раза менша тривалість у групі прийому пробіотика [33]. Побічних реакцій під час застосування препарату зафіксовано не було.

Практичні аспекти застосування

Завдяки полірезистентності штаму UBBC-07 до антибіотиків різних груп Пробіз® DUO і ­­Пробіз® kids можна призначати з першого дня антибіотикотерапії без втрати ефективності – саме тоді, коли мікробіом потребує найбільшого захисту [15].

Відповідно до вікових рекомендацій, дітям від ­­28 днів до 12 років призначають по 1 флакону ­­­­1 раз на добу; дітям від 12 років і дорослим – по 1 флакону 1-2 рази на добу. Оптимальна тривалість курсу становить 10 днів, однак для довших курсів антибіотикотерапії прийом пробіотика доцільно продовжувати після консультації з лікарем [33].

Відмінність між двома лінійками полягає у вмісті активної речовини: Пробіз® kids містить 2 × 10⁹ КУО спор UBBC-07 у флаконі, а Пробіз® DUO – ­­­4 × 10⁹ КУО. Обидва препарати безпечні для дорослих і дітей із 28-го дня життя. Тривалість постпробіотичного ефекту до 30 діб після завершення прийому є визначальним чинником для профілактики ускладнень і рецидивів, що особливо актуально для дітей із рекурентними інфекціями дихальних шляхів, які нерідко потребують повторних курсів антибіотикотерапії [14, 15].

Висновки

Широке застосування антибактеріальних препаратів у педіатричній практиці залишається однією з провідних причин дисбалансу кишкового мікробіому і розвитку ААД. Застосування пробіотиків-біоентеросептиків на основі B. clausii UBBC-07 є принципово новим підходом до вирішення цієї проблеми: замість підселення чужорідних організму штамів вони стимулюють відновлення власної індигенної мікрофлори пацієнта шляхом продукування субтилізину, одночасно пригнічуючи ріст патогенів завдяки синтезу клаузину і нейтралізації ентеротоксинів.

Унікальне поєднання спороутворення, полі­­­­резистентності до антибіотиків без горизонтального переносу генів, прямої антипатогенної активності, імуномодулювального потенціалу та тривалого пост­пробіотичного ефекту визначає вагому клінічну ефективність штаму UBBC-07. Застосування Пробіз® DUO з першого дня антибіотикотерапії в дітей зменшує загальну частоту ААД у 2,5 раза, частоту абдомінального болю – удвічі, а тривалість симптоматики – у 1,4-3,7 раза. Доведений профіль безпеки під час застосування з 28-денного віку дає змогу широко використовувати препарати в різних вікових групах педіатричного ­профілю.

З огляду на зазначені характеристики Пробіз® DUO та Пробіз® kids варто розглядати як засоби вибору для профілактики ААД у дітей, які отримують системну антибактеріальну терапію.

Література

1. Markowiak P., Śliżewska K. Effects of Probiotics, Prebiotics, and Synbiotics on Human Health. Nutrients. 2017;9(9):1021. doi: 10.3390/nu9091021.

2. Hrncir T. Gut Microbiota Dysbiosis: Triggers, Consequences, Diagnostic and Therapeutic Options. Microorganisms. 2022;10(3):578. doi: 10.3390/microorganisms10030578.

3. Tegegne B. A., Kebede B. Probiotics, their prophylactic and therapeutic applications in human health development: A review of the literature. Heliyon. 2022;8(6): e09725.

4. Petrariu O. A., Barbu I. C., Niculescu A. G. et al. Role of probiotics in managing various human diseases, from oral pathology to cancer and gastrointestinal diseases. Front Microbiol. 2024;14:1296447.

5. Jandhyala S. M. et al. Role of the normal gut microbiota. World J Gastroenterol. 2015;21(29):8787. doi: 10.3748/wjg.v21.i29.8787.

6. Ramirez J., Guarner F., Bustos Fernandez L. et al. Antibiotics as Major Disruptors of Gut Microbiota. Front Cell Infect Microbiol. 2020;10:572912.

7. Motamedi H., Fathollahi M., Abiri R. et al. A worldwide systematic review and meta-analysis of bacteria related to antibiotic-associated diarrhea in hospitalized patients. PLoS One. 2021;16(12): e0260667.

…

33. Бекетова Г. В., Койро О. О., Богданова С. С. та ін. Ефективність Bacillus clausii UBBC-07 у профілактиці антибіотик-асоційованої діареї в дітей. Здоров’я дитини. 2024;19(5):95-104.

Повний список літератури – в редакції.

Підготувала Олена Речмедіна