Бифидобактерии B. longum снижают сывороточный уровень фосфатов у пациентов с ХБП на гемодиализе

БИФИДОБАКТЕРИИ ЛОНГУМ СНИЖАЮТ СЫВОРОТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ ФОСФАТОВ У БОЛЬНЫХ С ХРОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ ПОЧЕК, НАХОДЯЩИХСЯ НА ГЕМОДИАЛИЗЕ

Важное примечание редактора.

Перед тем как ознакомиться с результатами двух исследований следует отметить, что основной упор в достижении заявленного в них эффекта делался на использовании инкапсулированной формы бифидобактерий (порошок) и на эффекте подкисления просвета кишечника за счет синтезируемых короткоцепочечных жирных кислот. Было заявлено, что  желудочно-резистентная бесшовная капсула предотвращает инактивацию бифидобактерий в кислом желудочном соке и позволяет им активизироваться в кишечнике. Однако здесь имеются некоторые упущения, которые позволяют в качестве альтернативной терапии рассматривать использование жидких концентратов с бифидобактериями в активизированной форме. Это объясняется следующими фактами:

Во-первых, выживаемость бифидобактерий в ЖКТ вне капсулы проверялась на их порошкообразном составе, что не позволяет клеткам бактерий своевременно активизировать защитные механизмы от агрессивной  pH-среды, тогда как известно, что штаммы Bifidobacterium longum весьма устойчивы к транзиту по пищеварительной системе.

Во-вторых, современные жидкие концентраты бифидобактерий лонгум (B. longum B379M, B. longum DK-100), такие как "КБЖ" и "Бификардио", содержат штаммы с повышенной концентрацией клеток (до 10¹² КОЕ/см³), в отличие от заявленной концентрации используемого в исследованиях штамма B. longum JBL01 (2,0×10⁹ КОЕ/см³). Данный факт позволяет бифидобактериям достигать толстой кишки в сопоставимых с капсулой количествах (даже в случае снижения КОЕ на 2 порядка).

В-третьих, клинические исследования с применением жидких концентратов вышеуказанных штаммов бифидобактерий показали их пробиотическую эффективность на малых сроках применения, в т.ч. показано их обнаружение - бифидобактерии высевали из 9 и 10-го разведения фекалий, тогда как у контрольной группы больных с дисбактериозом этого не наблюдалось  (что также говорит о высокой степени выживаемости бактерий):

• Заключение о клиническом эффекте использования концентрата бифидобактерий жидкого на базе городской инфекционной больницы (г. Улан-Удэ, Республика Бурятия) (штамм B. longum B379M)
• Заключение о клинической апробации концентрата бифидобактерий жидкого на базе городской детской больницы №1 (Неонатального центра) (г. Улан-Удэ, Республика Бурятия) (штамм B. longum B379M
• Заключение о клинических исследованиях биологически активной добавки (пробиотика) "Бификардио" (штамм B. longum DK-100)

И в–четвертых, не стоит забывать, что крупные фармацевтические компании, к одной из которых (Kyowa Hakko Kirin Co., Лимитед.) имеет отношение старший автор исследований Нобуо Нагано (Nobuo Nagano), в своей коммерческой политике по пробиотическим препаратам делают упор не только на патентовании штаммов (обычная зарубежная практика), но и на выпуске препаратов с длительными сроками хранения, что исключает применение жидких форм пробиотиков (с активизированными культурами), которые, как правило, действуют намного эффективнее, однако имеют небольшой срок хранения.

С учетом вышеизложенных пояснений, представленные ниже материалы двух исследований даны без изъятий и предлагаются в т.ч. для изучения профильным медицинским специалистам с целью рассмотрения возможности проведения клинических исследований с использование российских пробиотических препаратов в жидкой форме.

Когда функция почек снижается, фосфат (Р) сам по себе может инициировать и стимулировать гиперпаратиреоз и кальцификацию сосудов. Таким образом, гиперфосфатемия является широко признанным фактором риска смертности и сердечно-сосудистых заболеваний у пациентов с хронической болезнью почек (ХБП) [1]. Несмотря на появление на рынке новых Р-связующих, таких как севеламер и карбонат лантана, контроль гиперфосфатемии у пациентов, находящихся на гемодиализе (ГД), остается трудным из-за таких побочных эффектов, как запор и фекальное воздействие, комплаентность к лекарственным средствам и накопление металлов. Здесь мы сообщаем об интересном наблюдении, что уровень Р в сыворотке крови может быть снижен путем модификации кишечной флоры с помощью введения пробиотиков. Это может предложить новый потенциальный подход к улучшению контроля гиперфосфатемии у пациентов с ГД.

У пациентов, получающих ГД, кишечные аэробные бактерии, такие как энтеробактерии и энтерококки, встречаются в количестве в 100 раз выше, чем у здоровых людей. Эти аэробы производят гнилостные вещества [2]. Пероральное введение антибиотикоустойчивых молочнокислых бактерий в течение 4 недель может восстановить состав нарушенной микрофлоры, характеризующейся чрезмерным ростом аэробов и повышенным уровнем сывороточных уремических токсинов, включая индикан, у пациентов с ГД [2].

При пероральном введении бифидобактерии не выдерживают воздействия желудочного сока до того, как попадают в кишечник. Для того чтобы бифидобактерии могли попасть в кишечник, колониеобразующую единицу (КОЕ) штамма бифидобактерий человека Bifidobacterium longum JBL01, размером 2,0 × 10⁹, в сочетании с 0,11 г олигосахаридов (лактулозы и рафинозы) в качестве стимулятора пролиферации бактерий инкапсулировали в желудочно-резистентную бесшовную капсулу (B capsule, MorishitaJintan Co., Ltd, Осака, Япония). Бифидобактерии могут выживать в этой желудочно-резистентной капсуле даже в растворе с 1,2 рН при 37°С в течение 120 мин. В отличие от этого, бифидобактерии без капсулы (порошкообразный состав) не могут быть обнаружены сразу после смешивания с раствором [3]. Кроме того, значительное снижение сывороточных уровней индоксилсульфата и гомоцистеина наблюдалось при пероральном введении B. longum в желудочно-резистентной капсуле, но не при введении B. longum без капсулы у пациентов с ГД [4].

Таким образом, для улучшения состава нарушенной микрофлоры и ослабления фекальных нарушений капсулы B, содержащие B. longum JBL01, вводили перорально один раз в день в течение 4 недель 15 пациентам, получавшим ГД [возраст: 62,2 ± 9,8 года; 10 мужчин, 5 женщин; 5 сахарный диабет (СД), 10 без СД; Продолжительность ГД: 9,3 ± 7,0 лет; уровень сывороточного альбумина: 3,9 ± 0,3 г / дл; уровни кальция (Ca) в сыворотке с коррекцией: 9,1 ± 0,8 мг / дл; уровни Р (фосфата) в сыворотке крови: 6,7 ± 0,6 мг / дл; уровни интактного паратиреоидного гормона (ПТГ) в сыворотке крови: 363 ± 221 пг / мл]. Результаты сравнивались с результатами 16 пациентов с ГД, которые не получали капсулы В в качестве контрольной группы (возраст: 58,1 ± 15,6 года; 10 мужчин, 6 женщин; 3 СД, 13 без СД; продолжительность ГД: 9,1 ± 6,8 года; сыворотка уровни альбумина: 3,8 ± 0,3 г / дл; уровни Ca с поправкой на сыворотку крови: 9,0 ± 0,9 мг / дл; уровни P в сыворотке крови: 7,0 ± 0,8 мг / дл; уровни интактного ПТГ в сыворотке крови: 219 ± 124 пг / мл). Ни один пациент не проходил лечение препаратами B. longum до участия в этом исследовании. Доза лекарств, влияющих на метаболизм Р, была зафиксирована в течение периода исследования в контрольной группе (карбонат Са: 2,79 ± 1,44 г, n = 14; севеламер: 3,20 ± 2,94 г, n = 5; инъекция кальцитриола: 1,67 ± 0,24 мкг / неделя, n = 3, максакальцитол: 15,0 ± 4,1 мкг / неделя, n = 3, пероральный альфакальцидол: 0,5 мкг, n = 2, пероральный кальцитриол: 0,38 мкг, n = 2) и в группе, обработанной капсулой B (карбонат Ca): 2,50 ± 0,71 г, n = 12, севеламер: 3,75 ± 0,53 г, n = 4, инъекция кальцитриола: 2,75 мкг / неделя, n = 2, максакальцитол: 12,5 ± 8,5 мкг / неделя, n = 4, пероральный альфакальцидол: 0,25 ± 0 мкг, n = 3, пероральный кальцитриол: 0,25 мкг, n = 1). Ни один из пациентов не получал ни карбонат лантана, ни цинакальцет. Все данные выражены как среднее ± SD или без SD в n = 1 или 2.

Пероральное введение капсул В в течение 4 недель не оказывало существенного влияния на частоту дефекации или твердость кала, определяемую по Бристольской шкале стула (данные не показаны). Объяснение этого результата может быть связано с низкой частотой упорных запоров с самого начала этого исследования (средняя частота дефекации: 0,9 в день). Уровень Р в сыворотке крови неожиданно значительно снизился во вторую и четвертую недели после перорального введения капсулы В (рис. 1). Уровень Р в сыворотке крови оставался неизменным в контрольной группе. Впоследствии уровень Р в сыворотке крови возвращался к исходному уровню через 2 недели после завершения перорального лечения. Не было обнаружено существенных изменений других показателей сыворотки крови в группе, получавшей капсулу В, по сравнению с исходными данными и контрольной группой (данные не показаны).

Рисунок 1. Влияние однократного ежедневного перорального введения инкапсулированного B. longum JBL01 с олигосахаридами (капсула В) в течение 4 недель на уровень Р в сыворотке крови пациентов, находящихся на гемодиализе. Открытый кружок: необработанная контрольная группа (n = 16); закрашенный кружок: группа, обработанная капсулой B (n = 15). Данные выражены как среднее значение ± стандартное отклонение. **P <0,01 и ***P <0,001 по сравнению с исходными данными (парный t-критерий). ^#P <0,05 и ^###P <0,001 по сравнению с контрольной группой (t-критерий Стьюдента).

Основным механизмом снижения уровня Р в сыворотке крови при лечении капсулой В является ее способность снижать уровень рН в кишечнике. В фекалиях пациентов с ГД уровни рН и концентрации аммиака повышены вследствие бактериального гидролиза мочевины [4]. Высокие уровни аммиака ответственны за повышение pH в фекалиях и приводят к чрезмерному росту аэробных и гнилостных бактерий. Бифидобактерии могут ферментировать углеводы с образованием уксусной и молочной кислот, что приводит к подкислению просвета кишечника [4]. Низкий уровень pH в кишечной среде подавляет рост аэробных и гнилостных бактерий, нормализуя кишечную флору. В другом исследовании введение B. longum снижало уровни pH в кале, а уровни до лечения восстанавливались через 1 неделю после завершения лечения [5]. Снижение уровня рН кишечника из-за лечения капсулами В может увеличить ионизацию кишечного Са. Ca²⁺ связывается с кишечными Р-ионами в качестве внутреннего Р-связующего. В этом исследовании повышенный уровень Са²⁺ в кишечнике не приводил к повышению уровня Са в сыворотке крови. Са²⁺ может быть немедленно использован в образовании фосфата кальция в кишечнике, и таким образом не всасывается. Дальнейшие исследования, измеряющие экскрецию фекалий pH, P и Ca, изучат этот возможный механизм у пациентов, получающих лечение капсулами B.

В этом исследовании, хотя количество фекальных бактерий не определялось во время лечения капсулой В, снижение уровня Р в сыворотке крови не может быть связано с повышенным поглощением Р в кишечнике B. longum для их пролиферации. Потому что кормление B. longum увеличивает их количество, но не влияет на общее количество бактерий за счет уменьшения аэробов в фекалиях здоровых субъектов [5]. Кроме того, повышенный объем фекалий и содержание воды не являются причиной низкого уровня Р в сыворотке крови, о чем свидетельствуют неизменная частота дефекации и жесткость фекалий у пациентов в настоящем исследовании.

Все чаще признается, что уремические токсины, происходящие из кишечного микробного метаболизма, могут способствовать ухудшению функции почек, кальцификации сердечно-сосудистой системы, метаболическим заболеваниям костей и смертности у пациентов с ХБП/ГД [6, 7]. Введение бифидобактерий может снизить сывороточные концентрации индоксилсульфата и П-крезола у пациентов с ГД [4, 7]. Кроме того, бифидобактерии продуцируют витамины В, в т.ч. фолиевую кислоту, которые могут нормализовать уровень гомоцистеина в сыворотке крови у пациентов с ГД [3]. Это важное свойство, так как большинство пациентов с БГ проявляют гипергомоцистеинемию, которая является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний. Хотя очевидно, что необходимы дальнейшие исследования для выяснения механизма Р-редуцирующего эффекта капсулы В, препарат бифидобактерий является простым и безопасным средством лечения персистирующей гиперфосфатемии у пациентов, получающих ГД. Дальнейшие исследования могут выявить дополнительные потенциальные преимущества пробиотического лечения у пациентов с ХБП/ГД [6, 7].

Представлено краткое содержание

Пациенты с хронической болезнью почек (ХБП) склонны к нарушениям микробиоты кишечника, что способствует прогрессированию ХБП и развитию осложнений. Ранее мы сообщали о снижении уровня сывороточного фосфора (Р) у пациентов, находящихся на гемодиализе и получающих пероральные инкапсулированные бифидобактерии. Настоящее исследование проводилось с целью выяснения механизмов Р-понижающего действия бифидобактерий на крыс с ХБП. ХБП индуцировалась у крыс 5/6 нефрэктомией. Пять недель спустя крыс кормили в течение 4 недель порошковой диетой, содержащей инкапсулированные бифидобактерии. В конце исследования отбирали кишечное содержимое для анализа рН, кишечной флоры и короткоцепочечных жирных кислот (SCFAs). Пероральное введение бифидобактерий останавливало начало и прогрессирование гиперфосфатемии у крыс с ХБП. Повышенное количество бифидобактерий было подтверждено в слепой кишке. Кроме того, повышение рН кишечника у крыс с ХБП было снижено после лечения бифидобактериями, наряду с повышением некоторых SCFAs. Кроме того, наблюдалась положительная корреляция между уровнем Р в сыворотке крови и рН кишечника.

В заключение: механизм Р-понижающего действия бифидобактерий заключается в следующем: условия ХБП усиливают аэробные бактерии, которые гидролизуют мочевину в аммиак. Повышенный рН уменьшает ионизацию кишечного кальция (Са), что приводит к увеличению свободных фосфат-ионов за счет уменьшения осаждения кристаллов Са-фосфата. Вводимые бифидобактерии ферментируя углеводы вырабатывают SCFAs, что приводит к подкислению просвета кишечника. В результате низкий рН кишечника увеличивает ионизацию Ca, которая связывается со свободными фосфат-ионами в качестве внутреннего связующего P, что приводит к снижению уровня P в сыворотке крови.

К подразделу: Bifidobacterium longum

Литература

1. Palmer SC, Hayen A, Macaskill P, et al. Serum levels of phosphorus, parathyroid hormone, and calcium and risks of death and cardiovascular disease in individuals with chronic kidney disease: a systematic review and meta-analysis. J Am Med Assoc. 2011;305:1119–1127. [PubMed] [Google Scholar]
2. Hida M, Aiba Y, Sawamura S, et al. Inhibition of the accumulation of uremic toxins in the blood and their precursors in the feces after oral administration of Lebenin, a lactic acid bacteria preparation, to uremic patients undergoing hemodialysis. Nephron. 1996;74:349–355. [PubMed] [Google Scholar]
3. Taki K, Takayama F, Niwa T. Beneficial effects of Bifidobacteria in a gastroresistant seamless capsule on hyperhomocysteinemia in hemodialysis patients. J Ren Nutr. 2005;15:77–80. [PubMed] [Google Scholar]
4. Takayama F, Taki K, Niwa T. Bifidobacterium in gastro-resistant seamless capsule reduces serum levels of indoxyl sulfate in patients on hemodialysis. Am J Kidney Dis. 2003;41:S142–S145. [PubMed] [Google Scholar]
5. Benno Y, Mitsuoka T. Impact of Bifidobacterium longum on human fecal microflora. Microbiol Immunol. 1992;36:683–694. [PubMed] [Google Scholar]
6. Evenepoel P, Meijers BK, Bammens BR, et al. Uremic toxins originating from colonic microbial metabolism. Kidney Int. 2009;114:S12–S19. [PubMed] [Google Scholar]
7. Schepers E, Glorieux G, Vanholder R. The gut: the forgotten organ in uremia? Blood Purif. 2010;29:130–136. [PubMed] [Google Scholar]