Пероральный прием пробиотиков

Судьба, активность и воздействие проглоченных бактерий в микробиоте кишечника человека

 

Кишечник человека содержит очень разнообразное микробное сообщество, которое, по сути, является открытой экосистемой, несмотря на то, что глубоко внедрено в организм человека. Связанные с пищей ферментативные бактерии, включая пробиотики, являются основными источниками поглощенных бактерий, которые могут временно дополнять резидентные микробные сообщества, образуя, таким образом, часть нашего временного микробиома. Здесь мы рассмотрим данные о судьбе и активности проглоченных бактерий и, в частности, лакто- и бифидо- и пропионибактерий в желудочно-кишечном тракте (GI) и их влиянии на состав и метаболизм кишечного микробиома с акцентом на данные клинических исследований. Кроме того, мы обсуждаем задействованные механизмы и потенциальное воздействие на здоровье принимающей стороны (дополнительно по теме см.: Пробиотики и пребиотики для улучшения состояния при диабета 1 типа).

Микробиота кишечника человека

Микробиом кишечника состоит из разнообразного и многочисленного (10¹⁴ клеток) микробного сообщества, состоящего из бактерий, архей и эукариот, которые живут в близких отношениях с хозяином [1]. За последние 20 лет интерес к составу и функциям кишечного микробиома значительно возрос, во многом благодаря быстрому улучшению и широкой доступности методов анализа на основе секвенирования. Сегодня большое количество доказательств указывает на то, что микробиом кишечника играет ключевую роль в формировании физиологии хозяина и поддержании кишечного и иммунного гомеостаза. Кроме того, кишечный микробиом широко влияет на физиологию хозяина, как локально в кишечнике, так и удаленно в других органах, таких как мозг и печень [2,3]. И наоборот, иммунная система хозяина и секретируемые молекулы, такие как слизь, формируют кишечный микробиом, а последние достижения в области постгеномных и высокопроизводительных методов позволили выявить множество вовлеченных молекулярных и клеточных механизмов [4,5]. Следовательно, кишечный микробиом все чаще признается целью вмешательства с важным потенциалом в управлении здоровьем и болезнями [6] (о потенциале микробиома см. по ссылке →).

Несмотря на то, что желудочно-кишечный тракт глубоко внедрен в человеческое тело и тесно связан с ним, он, по сути, представляет собой открытую экосистему. Генетика хозяина играет роль в формировании микробиоты кишечника, но ее влияние, по-видимому, ограничено по сравнению с влиянием факторов окружающей среды [7–10], наиболее сильными из которых являются диета, лекарственные препараты и возраст [11–13]. Микробные сообщества в желудочно-кишечном тракте постоянно подвергаются воздействию аллохтонных бактерий, в основном происходящих из рациона. Несмотря на устойчивость местных сообществ к заселению глотаемыми организмами, многие бактерии, проглатываемые с пищевыми продуктами, способны к кратковременной интеграции в микробиоту кишечника, где они могут влиять на состав и активность местных сообществ кишечника. Следовательно, их можно рассматривать как часть нашего «переходного микробиома», который является как высоко динамичным, так и индивидуализированным. Его состав в любое время является результатом недавнего воздействия, состояния кишечной экосистемы, питания и приспособленности организмов, попавших в организм.

В этом обзоре мы обсуждаем то, что известно о воздействии пищевых бактерий на микробные сообщества кишечника, уделяя основное внимание, прежде всего, бифидобактериям, молочнокислым бактериям (МКБ) и пропионовокислым бактериям; благодаря их применению в ферментированных продуктах и ​​в качестве пробиотиков, они количественно являются наиболее важными глотаемыми бактериями. В частности, из-за их использования в качестве пробиотиков многие исследовательские группы начали исследования, чтобы изучить, как организмы в этих таксонах влияют на микробиоту кишечника и здоровье хозяина. Следовательно, они служат ценными моделями для изучения судьбы бактерий окружающей среды в кишечном микробиоме [14]. Здесь исследования по пищевым патогенам исключены, так как они были рассмотрены в другом месте и часто связаны с патологическими ответами хозяина, которые косвенно, но сильно влияют на кишечный микробиом и, следовательно, выходят за рамки этого обзора [15].

Структура кишечного микробиомного сообщества: основные, переменные и временные сообщества

После рождения в микробной колонизации кишечника участвуют экзогенные бактерии, которые происходят либо из микробиоты матери (в основном из кишечника и влагалища), либо из других источников окружающей среды. Ранние колонизаторы состоят в основном из факультативных анаэробов, которые создают благоприятную нишу для более строго анаэробных бактерий, которые впоследствии доминируют в микробиоте в течение нескольких недель [16–20]. В течение первых 3 лет жизни радикальные изменения в рационе питания, связанные с отлучением от груди, применением антибиотиков и изменениями в физиологии организма, вносят свой вклад в высокодинамичный характер микробиоты кишечника [21]. Отсутствие стабильной конфигурации микробиоты способствует высокой восприимчивости к кишечным инфекциям [22]. Приблизительно в 2–3-летнем возрасте кишечные микробные сообщества приобретают богатство и разнообразие, характерные для здоровой взрослой кишки. Дополнительную информацию о составе, разнообразии и функции кишечного микробиома можно найти в других недавних обзорах [1,23].

Диета также является основным фактором, определяющим микробиом кишечника у взрослых (см. обзоры в [24–27]). Здоровые микробные сообщества взрослого кишечника отвечают на диетические проблемы, но обычно возвращаются к стабильной конфигурации. Высокое бактериальное богатство и функциональная избыточность в функции генов способствуют устойчивости сообщества. В соответствии с этими наблюдениями, проглоченные бактерии обычно временно интегрируются в местные сообщества. Интересно, что конфигурации комменсальных сообществ у пожилых людей более восприимчивы к экологическим проблемам. Наряду со снижением эффективности стареющей иммунной системы, более уязвимая конфигурация микробиоты может увеличить вероятность кишечных патогенных инфекций [1,28].

Первоначальные сравнительные исследования выявили большие межвидовые различия в составе кишечной микробиоты. Некоторые виды бактерий присутствуют в подавляющем большинстве человеческой популяции на разных континентах, и на них приходится примерно половина числа видов, идентифицированных у данного индивида [29,30]. Недавно было показано, что некоторые виды кишечника имеются либо в изобилии, либо почти отсутствуют у большинства людей. Это бимодальное распределение не зависит от краткосрочных диетических вмешательств, и эта экологическая концепция была названа опрокидывающими элементами, по существу, альтернативными устойчивыми состояниями [31]. Кроме того, каждая особь содержит одинаковое количество видов, которые являются редкими и поэтому сильно различаются среди населения; это называется «переменным микробиомом». Многие из этих видов, по-видимому, являются настоящими комменсалами, которые стабильно колонизируют кишечник [32]. В недавнем исследовании David et al. элегантно продемонстрировано, что некоторые виды в вариабельном микробиоме могут быть прослежены до компонентов питания [13,33,34]. Некоторые из них были МКБ и были повторно выделены из фекальных образцов. Фекальные транскрипты проглоченных бактерий в некоторых условиях составляли более 1% фекального транскриптома. Взятые вместе, эти данные показывают, что микробиом кишечника человека состоит из ядра и вариабельного комменсального сообщества, которое, вероятно, специфично и сохраняется у каждого человека в течение длительных периодов времени. Это сообщество дополняется временным сообществом в зависимости от недавнего рациона и воздействия окружающей среды.

Основные группы глотаемых бактерий, которые могут дополнять микробиом кишечника

Ферментированные продукты питания и напитки, по оценкам, составляют приблизительно одну треть рациона человека и являются основными источниками тех экологических бактерий, которые попадают в желудочно-кишечный тракт [39]. Пищевые ферментации - это древние процессы, которые восходят к появлению сельского хозяйства и животноводства, примерно 10 000 лет назад, когда они использовались в качестве средства сохранения продуктов питания [40]. Краткое описание основных бактерий, полученных из пищи, и история их открытия приведены во вставке 2. Методики кустарной ферментации, основанные на серийной инокуляции в процессе, известном как обратный отбор, все чаще заменяются строго контролируемыми, воспроизводимыми и безопасными промышленными процессами с использованием ферментирующих штаммов, специально отобранных по технологическим, органолептическим или полезным для здоровья свойствам [41,42].

Молочно-кислые бактерии (МКБ) наиболее широко применяются и используются для производства ферментированных растительных и животных пищевых продуктов (молока и мяса), но также часто встречаются на (разлагающихся) растительных материалах [43]. МКБ также обнаруживаются в желудочно-кишечном тракте, а группа Lactobacillus / Enterococcus обычно составляет около 1% популяции бактериальных фекалий [44]. Считается, что некоторые виды Lactobacillus, в частности Lactobacillus gasseri и Lactobacillus reuteri, являются настоящими желудочно-кишечными комменсалами, тогда как другие виды, такие как Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus и Lactobacillus paracasei, являются временными «пассажирами» [45,46].

---

Вставка 1. Опосредованное проглоченными бактериями (ПБ) изменение микробиома вдоль желудочно-кишечного тракта

Информация об изменениях состава микробиома желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) при приеме внутрь бактерий часто выводится из проб кала. Как правило, это выявляет небольшие изменения, порядка 1% или менее, которые могут маскировать большие сдвиги, происходящие в верхних отделах желудочно-кишечного тракта. В таблице I представлен таксономический состав микробиома желудка, подвздошной кишки и фекалий, общее число резидентных бактерий и прогнозируемые изменения численности с учетом объема и плотности популяции вдоль желудочно-кишечного тракта. В этом примере мы предполагали типичное воздействие пищевых микробов на 10¹⁰ клеток, 10% выживаемость и отсутствие активной репликации, что привело к дозе 10⁹ клеток.

Результаты показывают, что основные изменения происходят в желудке и тонком кишечнике. Они важны не только количественно, они также могут резко изменить относительное обилие основных типов. Это, вероятно, повлияет на метаболические возможности, перекрестные помехи микроба–хозяина и физиологию хозяина, и это должно обеспечить важную область для будущих исследований.

---

Метаболизм в МКБ оптимизирован для превращения простых углеводов в преимущественно молочную кислоту и, в некоторых случаях, в смесь кислот. Рост характеризуется высокими потоками углерода, быстрым подкислением и низким выходом роста ([47] и ссылки в нем). Такие виды, как Lactobacillus delbrueckii и Streptococcus thermophilus, высоко адаптированы к ферментации молочных субстратов и демонстрируют остатки распада генома, что указывает на расширенную специализацию в отношении использования лактозы и использования молочных белков в качестве источников аминокислот. МКБ, которые часто занимают ниши, богатые растительными углеводами, могут использовать строительные блоки сложных растительных полимеров, таких как (геми-) целлюлоза и ксиланы [48,49]. Эти ферментные системы могут также способствовать улучшению состояния кишечника, где полимеры растений служат важным субстратом для роста, что может объяснить частое обнаружение таких видов в фекальных пробах.

Бифидобактерии представляют собой грамположительные бактерии с высоким содержанием GC (т.е. с большим количеством оснований гуанина и цитозина по сравнению с аденином и тимином – ред.); они принадлежат к типу Actinobacteria и являются доминирующими представителями микробиоты грудных детей. Успешная колонизация кишечника младенца бифидобактериями обусловлена ​​способностью некоторых видов утилизировать олигосахариды грудного молока [50]. Популяция бифидобактерий у взрослых, как правило, составляет более 1% от общего числа кишечных бактерий, и в ней преобладают другие виды, которые содержат обширный репертуар ферментов, предназначенных для деградации гликанов, полученных из хозяина, и пищевых углеводов [44,51]. Бифидобактерии превращают углеводы в органические кислоты через «бифид-шунт» (свой ферментативный путь) с образованием уксусной и молочной кислот. Наконец, Bifidobacterium animalis subsp. lactis часто используется в качестве пробиотика. Он проявляет необычайно высокую толерантность к кислороду и способен расти на молочных субстратах. Он реже восстанавливается, чем другие виды Bifidobacterium (например, longum, bifidum, adolescentis) в образцах фекалий человека [52], и его наличие напрямую связано с недавним приемом внутрь [53]. Следовательно, B. animalis является типичной составляющей переходного микробиома.

Пропионибактерии, образующие другой род в Actinobacteria, обычно являются проглоченными микробами, поскольку они используются для производства сыров швейцарского типа. Их основными продуктами ферментации являются пропионат, ацетат, сукцинат и CO₂ [54].

Для всех видов, описанных выше, несколько ключевых признаков важны для выживания в желудочно-кишечном тракте. К ним относятся факторы, способствующие адгезии к хозяину (например, пили, адгезины и другие связывающие белки), а также эффлюксные системы и гидролазы, которые придают толерантность к желчной соли ([55] и ссылка там).

Судьба и активность проглоченных штаммов

Количество перорально поступающих штаммов ферментированных продуктов и пробиотиков колеблется от 10⁸ до 10¹² КОЕ в день. После употребления внутрь проглоченные бактерии попадают в агрессивную среду, где при последующем прохождении через желудок и двенадцатиперстную кишку они подвергаются стрессовым физико-химическим и биологическим воздействиям. Типичными стрессорами в желудке являются низкий рН (6), но клетки подвергаются воздействию желчи, панкреатина и липазы. Здесь может происходить восстановление и даже рост некоторых штаммов, которые могут продолжаться в толстой кишке.

Большинство исследований на людях основаны на фекальной количественной оценке проглоченных штаммов, также называемой «персистенцией». По сути, она отражает дозу проглоченных штаммов, степень гибели клеток (в основном в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта) и последующую репликацию выживших клеток. Извлечение бактерий в образцах фекалий, измеренных с помощью культивирования или молекулярных подходов, последовательно показывает переменное восстановление между индивидуумами. В большинстве случаев проглатываемые штаммы все еще обнаруживаются через несколько дней, но редко через 1 неделю [56, 57]. Рисунок 1 иллюстрирует эту концепцию и показывает переменную и временную интеграцию B. animalis subsp. lactis CNCM I-2494 в кале от здоровых женщин, которые употребляли его в составе кисломолочного продукта [53].

Рисунок 1. Внутри- и межиндивидуальная изменчивость в восстановлении поглощенной Bifidobacterium animalis subsp. lactis CNCM I-2494 в фекальных образцах от 14 здоровых женщин-близнецов, которые употребляли кисломолочный продукт в течение 7 недель [53]. Зеленый: период до потребления; розовый: период потребления; а также синий: период после потребления. Серая линия обозначает порог обнаружения. Цвета обозначают образцы, взятые у одного и того же человека. Адаптировано из [53].

---

Вставка 2. Охота на бактерии: ранние открытия и выделение общих пробиотических, кишечных и диетических бактерий

С момента первого открытия микробного мира в 1674 году Антони ван Левенгуком в Делфте, Нидерланды, пищевые и кишечные микробы были важным центром внимания микробиологов-первопроходцев. Lactococcus lactis (ранее названный бактерией lactis) был выделен из молока в Англии Джозефом Листером в 1873 году [138]. За этим открытием вскоре последовало выделение первой бифидобактерии (первоначально Bacillus bifidus), которая была получена в 1900 году из фекалий грудных детей французским педиатром Генри Тиссье (H. Tissier, диссертация, Парижский университет, 1900). Универсальный модельный организм, Escherichia coli (ранее бактерия coli commune), был впервые описан Теодором Эшерихом в 1885 году и выделен из фекалий новорожденных в Германии [139]. Escherichia coli Nissle 1917, штамм, продаваемый как пробиотик, был выделен во время Первой мировой войны немцем Альфредом Ниссле из фекалий армейского офицера [140]. Lactobacillus ацидофилин (ацидофильная палочка) был выделен австрийским педиатром Эрнст Моро в 1900 г. со стула грудного ребенка [141]. Виды Propionibacterium (первоначально названные Bacterium acidi-propionici или Bacillus acidi-propionici) были выделены в 1906 году из швейцарского сыра Эмменталь фон Фрейденрайхом и Орла-Йенсеном [142].

---

Очень мало исследований было проведено с целью определения судьбы проглоченных штаммов в верхних отделах желудочно-кишечного тракта человека. Сочетание 19 штаммов Lactobacillus (10⁸ потребляемых ежедневно), даваемых 13 здоровым добровольцам в течение 10 дней, увеличило общее количество Lactobacillus при биопсии тощей кишки и прямой кишки, и штаммы все еще можно было обнаружить через 11 дней после прекращения потребления [58]. Модели in vitro были успешно использованы для имитации прохода через желудочно-кишечный тракт с целью выявления влияния стрессов желудочно-кишечного тракта как на выживаемость, так и на активность бактериальных штаммов. В некоторых случаях эти результаты подтверждаются валидацией на людях [59]. В недавнем исследовании были исследованы выживаемость и персистенция в желудочно-кишечном тракте 42 штаммов L. plantarum в системе in vitro и у людей; было обнаружено, что выживаемость связана с высокой специфичностью штамма [60]. Профили персистенции штаммов в желудочно-кишечном тракте, определяемые восстановлением в фекалиях, были высоко согласованы между людьми, а качественный рейтинг персистенции у людей и в системах in vitro был сильно коррелирован. Следует подчеркнуть, что некоторые из вышеупомянутых исследований основывались на количественном определении бактерий путем культивирования. Поскольку бактерии могут войти в жизнеспособное, но некультурное состояние (VBNC) после воздействия стресса, количественная оценка выживаемости и фекальной персистенции может быть недооценена в некоторых случаях [61].

В немногих человеческих исследованиях предпринимались попытки изучения активности и физиологических реакций внутри штаммов в желудочно-кишечном тракте. Макналти и его коллеги продемонстрировали, что B. animalis subsp. штамм lactis CNCM I-2494 у гуманизированных мышей сильно активирует гены, нужные для утилизации ксилоолигосахаридов,  которые являются важными строительными блоками пищевой гемицеллюлозы [53]. Аналогичным образом, с помощью сравнительного транскриптомного анализа было показано, что L. plantarum 299v специфически адаптирует свою метаболическую способность в кишечнике человека для накопления углеводов и экспрессии экзополисахаридов (EPS) и поверхностных соединений белковых клеток [62]. Интересно, что эти адаптивные ответы сходились как у мышей, так и у людей.

В заключение следует отметить, что устойчивость сильно варьирует среди видов, причем штаммы B. animalis, L. casei, L. rhamnosus и L. plantarum входят в число наиболее устойчивых. До 50% перорально проглоченных клеток этих штаммов могут пережить прохождение через желудок [63]. Кроме того, существует высокая вариабельность напряжения (деформаций) в пределах вида, и эксперименты на животных показали, что на выживаемость клеток дополнительно влияет поглощенный матрикс, желудочный рН и продолжительность воздействия. Наконец, было показано, что некоторые проглоченные штаммы метаболически активны в подвздошной и толстой кишке [64, 65].

Испытания на людях

Как только проглоченные штаммы проникли в кишечную экосистему, возникает вопрос, влияют ли эти транзитные бактерии на местные сообщества и каким образом. Здесь мы каталогизируем основные результаты клинических исследований пробиотиков и ферментированных пищевых продуктов с точки зрения их влияния на микробиоту (Таблица 1 - см. ниже, и Таблица S1 - в дополнительном материале), определяем, встречаются ли общие тенденции, и интерпретируем эти результаты в контекст доклинических исследований, которые выявили потенциальные механизмы взаимодействия между проглоченными бактериями и комменсалами.

Таблица 1. Обзор клинических исследований, в которых использовались подходы секвенирования следующего поколения или метаболомика для изучения влияния проглоченных бактерий на микробиоту кишечника человека

Проверенные штаммы	Описание когорты (статус, пол, возраст)	Проект исслед.,  страна	Испытания и контроль группы	Прием (форма, курс, суточная доза)	Подход к анализу микробиоты кишечника	Наблюдаемые результаты в опытных группах (состав, метаболиты, ферменты)
16S подходы на основе рРНК
Lactobacillus rhamnosus GG	Здоровые люди (Ma, Жb) 23–55 лет	RDBPCc, Finland	Тест: n = 9 Контроль: n = 13	3 недели; MPd; 1010 КОЕ	16S с использов. фило-генетических микрочипов	Не оказывает существенного влияния на состав и стабильность микробиоты кишечника	67
	Младенцы 6 месяцев	Открытие, USA	Тест:  n = 16	Рождение до 6 месяцев; Форма неизвестна; 109 КОЕ	16S с использов. фило-генетических микрочипов	Нет разницы в микробиоте кишечника	74
Lactobacillus paracasei Zhang	Здоровые люди (M, Ж) 24–68 лет	Открытие, China	Тест: n = 24	28 дней; жевательная таблетка; 1010 КОЕ	16S	Разница в составе и разнообразие кишечной микробиоты по сравнению с базовой линией; положительная корреляция L. paracasei Zhang с Prevotella, Lactobacillus., Faecalibacterium, Propionibacterium и Bifidobacterium; отрицательная корреляция L. paracasei Zhang с Clostridium, Phascolarctobacterium, Serratia, Enterococcus, Shigella и Shewanella.	143
Lactobacillus reuteri DSM17938	Больные муковисцидозом (M, Ж) 8–44 лет	RDBPC- COe, Spain	Тест: n = 24	6 месяцев; жевательная таблетка; 108 КОЕ	16S	Снижение общей бактериальной нагрузки; снижение гамма-протеобактерий	66
	Колики младенцев на грудном вскармливании (M, Ж) 10–60 дней	RDBPC, Italy	Тест: n = 15; Плацебо: n = 14	21 день; лиофилизированный; 108 КОЕ	16S	Без изменений в общем составе микробиоты	68
L. reuteri NCIMB 30242	Гипер-холестеринемия (M, Ж) 20–75 лет	Рандомизация, UK	Тест: n = 10	4 недели; капсулыe; от 3x109 до 1,8x1010 КОЕ	16S	Тенденция к увеличению отношения Firmicutes / Bacteroidetes	122
L. paracasei DG	Здоровые люди (M, Ж) 23–55 лет	RDBPC- CO, Italy	Группа A: n =14; Группа B: n = 16	4 недели; капсулы; от 3х109 до 1,8х1010 КОЕ	16S	Увеличение Proteobacteria и Coprococcus; снижение в Blautia	144
Bifidobacterium animalis subsp. lactis CNCM I-2494	Здоровые люди (Ж) 18–55 лет	RDBPC, USA	MPd: n = 12; Контроль: n = 11; Без продукта: n = 13	4 недели; MP; 2.5x1010 КОЕ	16S	Без изменений в общей структуре	69
	Здоровые люди (Ж) 21–32 лет	Открытие, USA	Тест: n = 14	7 недель; MP; 2.5x1010 КОЕ	16S	Без изменений в доминантной микробиоте	53
Bifidobacterium breve M-16V + Bifidobacterium longum BB536	Матери, за 4 недели до родов, и младенцы, от рождения до 6 месяцев	Открытие, Japan	Тест: n = 49; Контроль: n = 15	Матери: 4 недели; младенцы: от рождения до 6 месяцев; капсулы; 5х109 КОЕ каждый штамм	16S	Уменьшение протеобактерий у матерей; у детей в возрасте 4 месяцев наблюдалось увеличение количества бактероидов	76
Шесть коммерчески доступных пробиотиков, содержащих штаммы бифидобактерий или лактобактерий	18 здоровых взрослых (M, Ж) 19–33 лет	Открытие, Japan	Шесть групп (три человека / группа)	8 недель; MP; 108-1010 КОЕ	16S	Нет значительных изменений в общей структуре кишечной микробиоты; изменения в некоторых действующих таксономических единицах	77
VSL#3f	Субъекты с СРКg (M,Ж) 31–60 лет	Открытие, Hong-Kong	Тест: n = 10	4недели; лиофилизированный; 1.8x1012 КОЕ	16S	Уменьшение в Bacteroides	78
Lactobacillus acidophilus NCFM или Bifidobacterium lactis Bi-07	Дети с атопическим дерматитом 7–24 месяцев	RPCh, Denmark	Тест: L. acidophilus: n = 3 Тест: B.lactis: n = 3	8 недель; лиофилизированная капсула; 1010 КОЕ	16S	Отсутствие изменений в составе и разнообразии основных бактериальных популяций; тенденции увеличения Faecalibacterium и Bifidobacterium	70
Bifidobacterium longum Bar33 + Lactobacillus helveticus Bar13	32 Здоровые люди (M, Ж) 71–88 лет	RDBPC, Italy	Тест: n = 16; Плацебо: n = 16	1 месяц; лиофилизированный бисквит; 109 КОЕ каждый штамм	16S с использов. фило-генетических микрочипов	Нет увеличения кластеров Clostridium XI, Clostridium difficile, Clostridium perfringens, Enterococcus Faecium или Campylobacter	71
Lactobacillus rhamnosus GG, Lactobacillus rhamnosus Lc705, Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii JS и Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bb12	Субъекты с СРК (M, Ж) 20–65 лет	RDBPC, Finland	Тест: n = 12; Контроль:  n = 8	5 месяцев; MP; 1.2x109 КОЕ каждый штамм	16S с использов. фило-генетических микрочипов	Стабилизация микробиоты	72
Метагеномика
Bifidobacterium animalis subsp. lactis CNCM I-2494	Здоровые люди (Ж) 21–32 лет	Открытие, USA	Тест: n = 14	7 недель; MP; 2.5x1010 КОЕ	Метод  дробовика	Без изменений в микробиоте	53
	Субъекты с СРК (Ж) 20–69 лет	RDBPC, UK	Тест:  n = 13; Плацебо: n = 15	4 недели; MP; 2.5x1010 КОЕ	Количеств. метагеномика	Увеличение неспособности к производству бутирата: снижение уровня Bilophila	19
Метатранскриптомика
B. animalis subsp. lactis CNCM I-2494	7 пар здоровых близнецов (Ж) 21–32 лет	Открытие, USA	Тест: n = 14	7 недели; MP; 2.5x1010 КОЕ	16S	Увеличение экспрессии генов, участвующих в деградации полисахаридов резидентными микробами	53
Метаболомика
Lactobacillus sp. HY7801 Bifidobacterium longum HY8004 Lactobacillus brevis HY7401	74 субъекта с СРК (M, Ж) 21–55 лет	RDBPC, Korea	Тест: n = 37; Контроль:  n = 36	8 недель; MP; 1.2x1010 КОЕ	Ядерный магнитный резонанс	Отсутствие разницы в фекальных метаболитах; нормализация содержания глюкозы и тирозина в сыворотке крови в группе  пробиотиков по сравнению с контролем	73

• ^aM, мужчина.
• ^bЖ, женщина.
• ^cRDBPC, рандомизированное, двойное слепое, плацебо-контролируемое клиническое исследование.
• ^dMP, milk-product matrix., матрица молочного продукта
• ^eRDBPC-CO, рандомизированное, двойное-слепое, плацебо-контролируемое, перекрестное клиническое испытание.
• ^fСостоит из Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus paracasei, and Streptococcus thermophilus.
• ^gСРК, синдром раздраженного кишечника.
• ^hRPC, рандомизированное, плацебо-контролируемое клиническое исследование.
• 16S - секвенирование 16 рРНК

---

Существует несколько трудностей в том, чтобы сделать выводы на основе клинических исследований пробиотических эффектов. Во-первых, клинические исследования были весьма неоднородными, с широким таксономическим разнообразием и неоднородностью в дозировке и продолжительности потребления микроорганизмов. Во-вторых, матрица, в которой доставлялся пробиотик, была изменчивой, с бактериями, вводимыми либо в молочной матрице, либо в виде порошка или капсулы. В-третьих, эталонные образцы для анализа кишечной микробиоты варьировались; в то время как многие исследования использовали контроль плацебо для определения влияния проглоченного микроба на состав микробиоты [66–73], другие исследования использовали базовый образец для сравнения [53,74–78]. В-четвертых, большинство исследований проводилось среди взрослого населения. Наконец, эволюция аналитических методов очевидна, так как ранние исследования изучали изменения в микробиоте кишечника путем культивирования, флуоресцентной гибридизации in situ и / или количественной ПЦР, давая менее полный обзор состава кишечной микробиоты (таблица S1).

В ряде недавних исследований использовались подходы к секвенированию следующего поколения с высоким разрешением. Очевидно, что в доминирующей фекальной микробиоте кишечника нет серьезных изменений. Тем не менее, некоторые исследования сообщают об интересном глобальном воздействии на микробиоту кишечника или изменениях в конкретных группах бактерий. Например, Kajander et al. сообщают о стабилизации микробиоты в когорте с синдромом раздраженного кишечника (СРК), как следует из увеличенного индекса сходства в трех временных точках во время вмешательства после потребления мультивидовых (пять штаммов) пробиотических добавок [72]. В другом исследовании пациентам с СРК давали кисломолочный продукт, содержащий B. animalis subsp. lactis CNCM I-2494 [19]. Используя количественную метагеномику, ферментированное молоко, как сообщается, уменьшает патобионт Bilophila wadsworthia, d-протеобактерию, которая все больше коррелирует с нарушением здоровья. Это также увеличило бутират-продуцирующий потенциал комменсальных сообществ [19], что подтверждает предыдущие исследования на мышиной модели колита с использованием того же кисломолочного продукта; это свидетельствует о том, что данный продукт стимулирует метаболизм углеводов и выработку короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) [79].

Стимуляция известных производителей бутирата, принадлежащих к кластеру клостридий - Clostridium IV (Ruminococcaceae) и кластеру Clostridium XIV (Lachnospiraceae), также наблюдалась в других исследованиях, что позволяет предположить, что это может быть частым результатом приема добавок с МКБ или бифидобактериями [75, 80, 81]. Кроме того, в недавних метагеномных исследованиях [19], а также в более старых исследованиях [58, 66,82,83] сообщается об ингибировании и уменьшении численности членов Proteobacteria, либо факультативных анаэробов (Enterobacteriaceae), либо строгих анаэробов (Bilophila, Desulfovibrio и др.).

Поскольку состав микробиоты у младенцев и детей младшего возраста различен, относительно нестабилен и менее разнообразен, чем у взрослых, бактерии, которые попадают в организм, как в течение дородового периода, так и в первые недели после рождения, могут оказывать большое влияние на микробиоту кишечника. Хотя увеличение общего богатства микробиоты коррелировало с улучшением метаболических показателей у взрослых [84], грудные дети обычно имеют низкое общее разнообразие микробиоты, но большое количество бифидобактерий. Клинические испытания пробиотиков в этой популяции были сосредоточены главным образом на стимуляции развития микробиоты, подобной микробиоте у грудных детей, находящихся на грудном вскармливании, или на снижении специфических симптомов, таких как аллергия или колики. В этом отношении желательным результатом приема пробиотических препаратов будет увеличение количества и разнообразия видов Bifidobacterium и/или уменьшение количества потенциальных патогенов. Было показано, что добавки пробиотиков с Lactobacillus rhamnosus GG  (LGG) у детей и даже кратковременное внутриутробное потребление LGG матерями увеличивают эндогенную колонизацию Bifidobacterium у детей [85, 86].

В то время как микробиота взрослых и младенцев привлекает к себе наибольшее внимание, модуляция микробиоты пожилых людей также вызвала интерес в последнее десятилетие благодаря большим и хорошо охарактеризованным когортам [28]. Предполагается, что проглоченные бактерии способны устранить возрастное увеличение патогенных микроорганизмов [71].

Механизмы, с помощью которых попавшие в организм бактерии воздействуют на местные сообщества

Проглоченные бактерии могут воздействовать на резидентные сообщества по крайней мере через три различных механизма: через трофические взаимодействия, прямое изменение приспособленности или косвенное изменение приспособленности через измененную продукцию молекул, полученных от хозяина (Рисунок 2).

Рисунок 2. Различные механизмы, с помощью которых проглоченные бактерии могут влиять на резидентную микробиоту. Во-первых, проглоченные бактерии могут стимулировать рост резидентных бактерий, поставляя метаболиты, такие как ацетат, лактат и пропионат. Через скрещивание с резидентными комменсальными бактериями это может привести к производству пропионата и бутирата. Некоторые попавшие в организм бактерии вырабатывают факторы роста, в том числе витамины и экзополисахариды (ЭПС). Кроме того, некоторые штаммы стимулируют углеводный обмен резидентными бактериями. Деградация муцина может высвобождать сахара, аминокислоты, сиаловые кислоты и сульфаты, которые служат субстратами для резидентных комменсалов. Во-вторых, пробиотики могут непосредственно влиять на обилие патогенов через снижение рН в результате производства лактата и короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), конкуренции ниш или через ЭПС и бактериоцины. Наконец, некоторые штаммы могут воздействовать на резидентные бактерии опосредованно, взаимодействуя с эпителием хозяина и эпителиальной иммунной системой. Стимуляция выработки муцина также может влиять на бактерии, связанные со слизистой оболочкой. Проглоченные штаммы могут также влиять на микробиоту кишечника косвенно через секреторный IgA (sIgA), эпителиальную структуру и воспалительные пути, которые, в свою очередь, влияют на резидентные бактерии.

---

Многие проглоченные бактерии обладают способностью быстро метаболизировать простые углеводы в молочную кислоту, уксусную кислоту или пропионовую кислоту. Эти бактерии могут влиять и интегрироваться в трофические сети деградации углеводов, тем самым изменяя метаболические выходы. In vitro модели ферментации желудочно-кишечного тракта, которые имитируют сложность экосистемы толстой кишки, позволяют проводить анализ влияния проглоченных бактерий на сети микробного взаимодействия независимо от хозяина. Более продвинутые модели могут включать шарики, покрытые муцином [87], биопленки слизистой оболочки [88] или добавление полимерных шариков [89] для лучшей имитации желудочно-кишечного тракта и предотвращения быстрого вымывания. Эти модели могут также позволить производить отбор проб в разных отделах ободочной кишки (восходящей, поперечной и нисходящей), которые в ином случае плохо доступны (для обзоров см. [90,91]). В ряде исследований сообщается об увеличении продукции SCFA, что в некоторых случаях совпадает с увеличением МКБ и / или бифидобактерий (таблица S2). Например, введение Enterococcus faecium CRL 183 увеличивало уровни бифидобактерий и SCFA, тогда как Lactobacillus acidophilus CRL 1014 увеличивало Bifidobacterium и Lactobacillus, а также ацетат в имитаторе кишечной микробной экосистемы (SHIME) в модели GI in vitro [92]. Аналогично, стимуляция производства бутирата ферментированным кисломолочным продуктом, содержащим B. animalis subsp. lactis CNCM I-2494 [19] может быть связана с тем, что бактерии, продуцирующие молочную и уксусную кислоты, стимулируют выработку SCFA за счет увеличения перекрестного кормления с комменсальными продуцентами SCFA [93]. Эксперименты по совместному культивированию показали, что добавление бифидобактерий может напрямую стимулировать продуценты бутирата, которые используют ацетат или лактат [93,94]. В дополнение к прямым механизмам, воздействие на трофические сети может также включать в себя дополнительные этапы преобразований, катализируемые местными сообществами. Например, в клиническом исследовании потребление кисломолочного продукта, содержащего B. animalis subsp. lactis CNCM I2494, повышало экспрессию генов, участвующих в метаболизме сложных растительных полисахаридов, эффект, который ограничивался периодом потребления ферментированного молока [53].

Трофическое воздействие не может быть ограничено метаболизмом пищевых углеводов - оно также может быть распространено на экзополисахариды (ЭПС), продуцируемые поглощенными бактериями, которые могут потенциально служить ростовым субстратом для резидентских комменсалов (недавний обзор см. [95]). Например, было продемонстрировано, что связанный с клеточной поверхностью ЭПС из Bifidobacterium breve UCC2003 подавляет мышиный патоген Citrobacter rodentium [96]. В другом исследовании очищенный ЭПС из Pediococcus parvulus 2.6 значительно уменьшил микробное разнообразие [97].

Второй механизм, посредством которого поглощенные бактерии могут воздействовать на микробиом хозяина, заключается в прямом стимулирующем или ингибирующем воздействии, которое изменяет присутствие определенных членов резидентных сообществ кишечника. По существу, изменения физико-химических условий в кишечной среде могут изменить приспособленность ее микробных обитателей. Конкуренция субстратов может снизить уровень специфических резидентных бактерий. Например, B. breve UCC2003 может использовать сиаловые кислоты [98], и, как следствие, он может вытеснять оппортунистические патогены, такие как Salmonella enterica serovar Typhimurium или Clostridium difficile [99]. Конкурентное исключение также может происходить из-за физического смещения комменсалов или патогенных микроорганизмов с мест адгезии [100], что имеет место при адгезии маннозы [101]. И наоборот, некоторые проглоченные бактерии производят витамины, такие как витамин B12, который является ограничивающим фактором роста бактероидов Thetaiotaomicron [102]. В других исследованиях были выявлены метаболиты, такие как предшественники менахинона (витамина К), продуцируемые Propionibacterium freudenreichii ET-3, которые стимулируют некоторые штаммы бифидобактерий in vitro [103]. Стимуляция бифидобактерий обычно наблюдается после приема пропионибактерий [104] и иногда лактобацилл [75, 105, 106], возможно, с помощью витаминов или недокументированных механизмов.

МКБ, в частности, были широко изучены на предмет их способности продуцировать бактериоцины, которые могут быть широкодиапазонными и способствовать значительным сдвигам в составе сообщества, что было продемонстрировано в исследованиях in vitro с использованием симуляторов кишечника [107]. Следовательно, некоторые сообщества успешно отбирали бактериоцины, стремясь контролировать патогенные микроорганизмы, такие как C. difficile. Сравнительный анализ бактериоцинпродуцирующей лактобациллы L.salivarius UCC 118 и бактериоцин-нокаутированного мутанта (т.е. бактерии «нокаутной» по неработающим генам, отвечающим за синтез бактериоцинов) выявил бактериоцинзависимую модуляцию микробиоты кишечника на уровне рода у мышей и свиней [108].

Из-за высокой подкисляющей активности МКБ, эти организмы могут снижать местный рН, что может способствовать определенным таксонам, таким как производители бутирата [109] или ацетогены [110].

Третий механизм, посредством которого поглощенные бактерии изменяют местные сообщества, является косвенным, включая реакцию хозяина на поглощенные бактерии, которая, в свою очередь, изменяет состав или активность микробиоты. Это было подробно рассмотрено другими авторами [111–113] и поэтому обсуждается здесь только кратко. Кишечный эпителий защищен от просветных бактерий, патогенов и антигенов несколькими компонентами, производимыми хозяином. Среди них секреторные иммуноглобулины IgA (sIgA), слизь и антимикробные пептиды являются первой линией обороны в защите кишечного эпителия от микробной инвазии. sIgA, секретируемый В-клетками, может покрывать просветную микробиоту [114] и поддерживать гомеостаз в слизистом барьере. Исследование на здоровых людях с использованием флуоресцентных зондов показало, что 24–74% фекальных бактерий покрыты sIgA [115]. Было показано, что потребление некоторых пробиотиков увеличивает фекальный sIgA у людей [82,116,117]. Муцины являются основными гликопротеинами слоя слизи, которые образуют физический барьер между клетками кишечника и просветом. Тонкий и прочный внутренний слой слизи в основном лишен бактерий, тогда как рыхлый и толстый внешний слой колонизирован бактериями [118]. Исследования in vitro с использованием клеточных линий показали, что некоторые пробиотики могут усиливать синтез муцина (обзор см. [113]). Введение пробиотической смеси VSL # 3 крысам увеличивало содержание люмина в муцине [119]. Кроме того, муцины могут быть питательными веществами для кишечных бактерий, потому что они состоят из аминокислот и олигосахаридов. Некоторые кишечные бактерии обладают гликозилгидролазами, необходимыми для деградации олигосахаридов муцина, которые могут далее метаболизироваться резидентной микробиотой. Примечательно, что Bifidobacterium bifidum PRL2010 может расти на желудочном муцине как единственном источнике углерода, и анализ генома показал, что эта бактерия может использовать муцины хозяина [120]. Антимикробные пептиды (включая дефензины) в основном вырабатываются клетками Панета в тонкой кишке. В частности, потребление Escherichia coli Nissle 1917 или Bifidobacterium lactis Bb12 здоровыми лицами приводило к усилению фекальных b-дефензинов человека [117,121]. Соли желчи также являются ключевыми детерминантами фитнес-ландшафта. Многочисленные проглоченные лабораторные и бифидобактерии экспрессируют гидролазы желчных солей, которые посредством деконъюгации потенциально могут изменять профили желчных солей в просвете кишечника – но удивительно, что только в нескольких исследованиях описано влияние проглоченных бактерий, экспрессирующих желчные соли, на структуру сообщества [122].

Другие механизмы, такие как стимуляция иммунного ответа и барьерной целостности, были подробно рассмотрены в других работах [123,124].

Заключительные замечания и перспективы на будущее

Здесь мы рассмотрели данные клинических исследований, которые описывают влияние проглоченных бактерий на резидентную микробиоту. Существуют убедительные доказательства того, что некоторые проглоченные бактерии могут достигать тонкой кишки и толстой кишки живыми и метаболически активными. Здесь они составляют важную часть нашего временного микробиома, который, в свою очередь, является частью вариабельного микробиома, который неоднократно идентифицируется в сравнительных исследованиях микробиома.

Анализ микробиоты в большинстве клинических исследований на взрослых был сосредоточен на составном профилировании на образцах фекалий. Несмотря на большую неоднородность в инструментах проектирования и анализа, очевидно, что влияние вмешательств относительно невелико по сравнению с диетическими или антибиотическими вмешательствами. Многочисленные исследования сообщили о влиянии на резидентную микробиоту, и особенно об увеличении производственного потенциала SCFA и уменьшении числа представителей протеобактерий, в частности видов Enterobacteriaceae. Кроме того, у детей раннего возраста и у недоношенных детей развитие микробиоты кишечника, по-видимому, оказывает большое влияние на здоровье хозяина [125]. Хотя очень немногие исследования пытались проанализировать влияние на функциональность микробиоты, имеющиеся исследования показали повышенную экспрессию генов, кодирующих ферменты утилизации углеводов и увеличение потенциала производства SCFA [19,53]. Будущие исследования с использованием этих методов на более крупных когортах должны использоваться для подтверждения таких выводов. Кроме того, воздействие на сообщества в тонком кишечнике в значительной степени игнорируется, хотя попавшие в организм бактерии вызывают там значительные изменения в популяции, которые, вероятно, будут иметь большое значение для физиологии хозяина.  Особое значение в этом отношении должны иметь специальные исследования, сочетающие контролируемое вмешательство у здоровых взрослых или пациентов с илеостомией с сопутствующим профилированием микробиоты [35].

Большинство исследований были разработаны для изучения клинической конечной точки, где анализ микробиоты был добавлен в качестве вторичной конечной точки и, во многих случаях, только после операции. Учитывая большое разнообразие и высокую межвидовую и временную изменчивость состава микробиоты, будущие исследования предпочтительно должны быть разработаны специально для анализа воздействия на микробиоту [53]. Особое внимание следует уделять контролю факторов окружающей среды (в частности, рациона питания), отбору проб в различные моменты времени и использованию достаточных мощностей для обеспечения содержательного статистического анализа состава с участием такого большого числа видов и штаммов микроорганизмов. Кроме того, стратификация индивидов на основе их базовой микробиоты может быть полезна для выяснения общей и специфической модуляции проглоченными микробами.

---

Вставка 3. Нерешенные вопросы

• Как можно отобрать лактобактерии, бифидобактерии и другие пищевые бактерии за их способность нацеливать модуляцию микробиома?
• Какой уровень модуляции микробиома ожидается и необходим для воздействия на здоровье хозяина?
• Существует ли необходимость в "персонализированном" или "стратифицированном" приеме пробиотиков с учетом изменчивости микробиома в популяции человека?
• Могут ли базовые изменения в микробиоме объяснить респондентов и нереспондентов в клинических исследованиях с проглоченными бактериями?
• Какова будет роль специфических кишечных комменсалов и "синтетических микробиомов" в качестве пробиотиков нового поколения и терапевтических микробных средств?

---

В конечном счете, ключевой вопрос заключается в том, выходит ли воздействие проглоченных бактерий за рамки чистой экологии микробиома кишечника и влияет ли оно на здоровье хозяина (вставка 3). Клиническая эффективность проглоченных бактерий в снижении риска развития некротизирующего энтероколита у недоношенных детей за счет предотвращения расцвета патогенных микроорганизмов является наглядным примером последнего [125]. В этом контексте обнадеживает открытие, что некоторые пробиотики стимулируют выработку бутирата и снижают протеобактерии. Снижение продуцентов бутирата и расцвет протеобактерий часто ассоциируется с состоянием нарушенного здоровья или даже болезнью [126]. Это включает расстройства кишечника, такие как СРК [127] и воспалительные заболевания кишечника [128], а также метаболические заболевания, такие как диабет 2 типа [129,130]. Очевидно, что поглощенные бактерии, которые нацелены на восстановление производства бутирата и предотвращают цветение протеобактерий, представляют собой интересную область для будущих исследований. Идентификация других микробных метаболитов, таких как триметиламин, который ассоциирован с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний [131], и метаболитов аминокислотного происхождения [132], является перспективной в качестве дополнительных целей вмешательства для улучшения здоровья хозяина. Рационализация выбора штамма и последующая клиническая проверка путем мониторинга таких ключевых метаболитов могут позволить разработать новое поколение глотаемых бактерий, которые нацелены на функции микробиома, важные для профилактики и лечения серьезных патологий.

Дополнительный материал:

• Таблица S1. Обзор большинства исследований по влиянию проглоченных бактерий на микробиоту кишечника человека с использованием методологий, не основанных на методах секвенирования

• Таблица S2. Обзор основных исследований in vitro, демонстрирующих влияние добавок бактерий на микробиоту кишечника человека

Источник: Muriel Derrien, Johan E.T. van Hylckama Vlieg. Fate, activity, and impact of ingested bacteria within the human gut microbiota. Trends in Microbiology, June 2015, Vol. 23, No. 6. С.354-366

Литература:

1. Belkaid Y.et al. Role of the microbiota in immunity and inflammation. Cell. 2014; 157: 121-141 Full Text
2. Cryan J.F. Dinan T.G. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nat. Rev. Neurosci. 2012; 13: 701-712 PubMed
3. Tremaroli V. Backhed F. Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. Nature. 2012; 489: 242-249 PubMed
4. Segata N. et al. Computational meta’omics for microbial community studies. Mol. Syst. Biol. 2013; 9: 666 PubMed
5. Morgan X.C. Huttenhower C. Meta’omic analytic techniques for studying the intestinal microbiome. Gastroenterology. 2014; 146: 1437-1448 Full Text
6. Lemon K.P. et al. Microbiota-targeted therapies: an ecological perspective. Sci. Transl. Med. 2012; 4: 137rv135 View in Article 
7. Tims S. et al. Microbiota conservation and BMI signatures in adult monozygotic twins. ISME J. 2013; 7: 707-717 PubMed
8. Yatsunenko T. et al. Human gut microbiome viewed across age and geography Nature. 2012; 486: 222-227 PubMed
9. Turnbaugh P.J. et al. A core gut microbiome in obese and lean twins. Nature. 2009; 457: 480-484 PubMed
10. Zoetendal E. et al. The host genotype affects the bacterial community in the human gastronintestinal tract. Microb. Ecol. Health Dis. 2001; 13: 129-134 View in Article 
11. De Filippo C. et al. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010; 107: 14691-14696 PubMed
12. Wu G.D. et al. Linking long-term dietary patterns with gut microbial enterotypes. Science. 2011; 334: 105-108 PubMed
13. David L.A. et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature. 2014; 505: 559-563 PubMed
14. Shafquat A. et al. Functional and phylogenetic assembly of microbial communities in the human microbiome. Trends Microbiol. 2014; 22: 261-266  Full Text
15. Buffie C.G. Pamer E.G. Microbiota-mediated colonization resistance against intestinal pathogens. Nat. Rev. Immunol. 2013; 13: 790-801 PubMed
16. Palmer C. et al. Development of the human infant intestinal microbiota. PLoS Biol. 2007; 5: e177 PubMed
17. Mackie R.I. et al. Developmental microbial ecology of the neonatal gastrointestinal tract. Am. J. Clin. Nutr. 1999; 69: 1035s-1045s PubMed
18. Park H. et al. Molecular analysis of colonized bacteria in a human newborn infant gut. J. Microbiol. 2005; 43: 345-353 PubMed
19. Veiga P. et al. Changes of the human gut microbiome induced by a fermented milk product. Sci. Rep. 2014; 410.1038/srep06328 PubMed
20. Wopereis H. et al. The first thousand days – intestinal microbiology of early life: establishing a symbiosis. Pediatr. Allergy Immunol. 2014; 25: 428-438 PubMed
21. Koenig J.E. et al. Succession of microbial consortia in the developing infant gut microbiome. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011; 108: 4578-4585 PubMed
22. Lawley T.D. et al. Targeted restoration of the intestinal microbiota with a simple, defined bacteriotherapy resolves relapsing Clostridium difficile disease in mice. PLoS Pathog. 2012; 8: e1002995 PubMed
23. Walker A.W. et al. Phylogeny, culturing, and metagenomics of the human gut microbiota. Trends Microbiol. 2014; 22: 267-274 Full Text
24. Flint H.J. The impact of nutrition on the human microbiome. Nutr. Rev. 2012; 70: S10-S13 PubMed
25. Scott K.P. et al. The influence of diet on the gut microbiota. Pharmacol. Res. 2013; 69: 52-60 PubMed
26. Sonnenburg et al. Starving our microbial self: the deleterious consequences of a diet deficient in microbiota-accessible carbohydrates. Cell Metab. 2014; 20: 779-786 Full Text
27. Albenberg L.G. Wu G.D. Diet and the intestinal microbiome: associations, functions, and implications for health and disease. Gastroenterology. 2011; 146: 1564-1572 Full Text
28. Claesson M.J. et al. Gut microbiota composition correlates with diet and health in the elderly. Nature. 2012; 488: 178-184 PubMed
29. Qin J. et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010; 464: 59-65 PubMed
30. Nielsen H.B. et al. Identification and assembly of genomes and genetic elements in complex metagenomic samples without using reference genomes. Nat. Biotechnol. 2014; 32: 822-828 PubMed
31. Lahti L. et al. Tipping elements in the human intestinal ecosystem. Nat. Commun. 2014; 5: 4344 PubMed
32. Jalanka-Tuovinen J. et al. Intestinal microbiota in healthy adults: temporal analysis reveals individual and common core and relation to intestinal symptoms. PLoS ONE. 2011; 6: e23035 PubMed
33. Lang J.M. et al. The microbes we eat: abundance and taxonomy of microbes consumed in a day's worth of meals for three diet types. PeerJ. 2014; 2: e659 PubMed
34. Aagaard K. et al. The placenta harbors a unique microbiome. Sci. Transl. Med. 2014; 6: 237ra265 Crossref
35. El Aidy S. et al. The small intestine microbiota, nutritional modulation and relevance for health. Curr. Opin. Biotechnol. 2015; 32: 14-20 PubMed
36. Wang M. et al. Comparison of bacterial diversity along the human intestinal tract by direct cloning and sequencing of 16S rRNA genes. FEMS Microbiol. Ecol. 2005; 54: 219-231 PubMed
37. Hartman A.L. et al. Human gut microbiome adopts an alternative state following small bowel transplantation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009; 106: 17187-17192 PubMed
38. Booijink C.C.G.M. et al. High temporal and inter-individual variation detected in the human ileal microbiota. Environ. Microbiol. 2010; 12: 3213-3227 PubMed
39. Campbell-Platt G. Fermented foods – a world perspective. Food Res. Int. 1994; 27: 253-257 Crossref
40. Cordain L. et al. Origins and evolution of the Western diet: health implications for the 21st century. Am. J. Clin. Nutr. 2005; 81: 341-354 PubMed
41. Derkx P. et al. The art of strain improvement of industrial lactic acid bacteria without the use of recombinant DNA technology. Microb. Cell Fact. 2014; 13: S5 PubMed
42. van Hylckama Vlieg J.E.T. et al. Impact of microbial transformation of food on health - from fermented foods to fermentation in the gastro-intestinal tract. Curr. Opin. Biotechnol. 2011; 22: 211-219 PubMed
43. Bachmann H. et al. Microbial domestication signatures of Lactococcus lactis can be reproduced by experimental evolution. Genome Res. 2011; 22: 115-124 PubMed
44. Matsuda K. et al. Establishment of an analytical system for the human fecal microbiota, based on reverse transcription-quantitative PCR targeting of multicopy rRNA molecules. Appl. Environ. Microbiol. 2009; 75: 1961-1969 PubMed
45. Reuter G. The Lactobacillus and Bifidobacterium microflora of the human intestine: composition and succession Curr. Issues Intest. Microbiol. 2001; 2: 43-53 PubMed
46. Stolaki M. et al. Lactic acid bacteria in the gut. in: Wright A. von Lactic Acid Bacteria (Microbial and Functional Aspects 4). CRC Press, 2012: 385-401 View in Article 
47. Teusink B. et al. Systems biology of lactic acid bacteria: a critical review. Microb. Cell Fact. 2011; 10: S11 PubMed
48. Makarova K. et al. Comparative genomics of the lactic acid bacteria. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006; 103: 15611-15616 PubMed
49. Siezen R. van Hylckama Vlieg J. Genomic diversity and versatility of Lactobacillus plantarum, a natural metabolic engineer. Microb. Cell Fact. 2011; 10: S3 PubMed
50. Turroni F. et al. Diversity of bifidobacteria within the infant gut microbiota. PLoS ONE. 2012; 7: e36957 PubMed
51. Turroni F. et al. Microbiomic analysis of the bifidobacterial population in the human distal gut. ISME J. 2009; 3: 745-751 PubMed
52. Turroni F. et al. Molecular dialogue between the human gut microbiota and the host: a Lactobacillus and Bifidobacteriumperspective. Cell. Mol. Life Sci. 2014; 71: 183-203 PubMed
53. McNulty N.P. et al. The impact of a consortium of fermented milk strains on the gut microbiome of gnotobiotic mice and monozygotic twins. Sci. Transl. Med. 2011; 3: 106ra106 PubMed
54. Thierry A. et al. New insights into physiology and metabolism of Propionibacterium freudenreichii. Int. J. Food Microbiol. 2011; 149: 19-27 PubMed
55. Douillard F. de Vos W. Functional genomics of lactic acid bacteria: from food to health. Microb. Cell Fact. 2014; 13: S8 PubMed
56. Firmesse O. et al. Lactobacillus rhamnosus R11 consumed in a food supplement survived human digestive transit without modifying microbiota equilibrium as assessed by real-time polymerase chain reaction. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2008; 14: 90-99 PubMed
57. Fujimoto J. et al. Identification and quantification of Lactobacillus casei strain Shirota in human feces with strain-specific primers derived from randomly amplified polymorphic DNA. Int. J. Food Microbiol. 2008; 126: 210-215 PubMed
58. Johansson M. et al. Administration of different Lactobacillus strains in fermented oatmeal soup: in vivo colonization of human intestinal mucosa and effect on the indigenous flora. Appl. Environ. Microbiol. 1993; 59: 15-20 PubMed
59. Marteau P. et al. Survival of lactic acid bacteria in a dynamic model of the stomach and small intestine: validation and the effects of bile. J. Dairy Sci. 1997; 80: 1031-1037 Full Text PDF
60. van Bokhorst-van de Veen H. et al. Congruent strain specific intestinal persistence of Lactobacillus plantarum in an intestine-mimicking in vitro system and in human volunteers. PLOS ONE. 2012; 7: e44588 PubMed
61. Faye T. et al. Survival of lactic acid bacteria from fermented milks in an in vitro digestion model exploiting sequential incubation in human gastric and duodenum juice. J. Dairy Sci. 2012; 95: 558-566 Full Text
62. Marco M.L. et al. Convergence in probiotic Lactobacillus gut-adaptive responses in humans and mice. ISME J. 2010; 4: 1481-1484 PubMed
63. Oozeer R. et al. Survival of Lactobacillus casei in the human digestive tract after consumption of fermented milk. Appl. Environ. Microbiol. 2006; 72: 5615-5617 PubMed
64. Tachon S. et al. Diet alters probiotic Lactobacillus persistence and function in the intestine. Environ. Microbiol. 2014; 16: 2915N2926 Crossref
65. Marco M.L. Tachon S. Environmental factors influencing the efficacy of probiotic bacteria. Curr. Opin. Biotechnol. 2013; 24: 207N213 Crossref
66. del Campo R. et al. Improvement of digestive health and reduction in proteobacterial populations in the gut microbiota of cystic fibrosis patients using a Lactobacillus reuteriprobiotic preparation: A double blind prospective study. J. Cyst. Fibros. 2014; 13: 716N722 Full Text
67. Lahti L. et al. Associations between the human intestinal microbiota, Lactobacillus rhamnosus GG and serum lipids indicated by integrated analysis of high-throughput profiling data. PeerJ. 2013; 1: e32 PubMed
68. Roos S. et al. 454 pyrosequencing analysis on faecal samples from a randomized DBPC trial of colicky infants treated with Lactobacillus reuteri DSM 17938. PLoS ONE. 2013; 8: e56710 PubMed
69. Tillisch K. et al. Consumption of fermented milk product with probiotic modulates brain activity. Gastroenterology. 2013; 144: 1394-1401 Full Text
70. Larsen N. et al. Predominant genera of fecal microbiota in children with atopic dermatitis are not altered by intake of probiotic bacteria Lactobacillus acidophilus NCFM and Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bi-07. FEMS Microbiol. Ecol. 2011; 75: 482-496 PubMed
71. Rampelli S. et al. A probiotics-containing biscuit modulates the intestinal microbiota in the elderly. J. Nutr. Health Aging. 2013; 17: 166-172 PubMed
72. Kajander K. et al. Clinical trial: multispecies probiotic supplementation alleviates the symptoms of irritable bowel syndrome and stabilizes intestinal microbiota Aliment. Pharmacol. Ther. 2008; 27: 48-57 PubMed
73. Hong Y.S. et al. Metabonomic understanding of probiotic effects in humans with irritable bowel syndrome. J. Clin. Gastroenterol. 2011; 45: 415-425 PubMed
74. Cox M.J. et al. Lactobacillus casei abundance is associated with profound shifts in the infant gut microbiome. PLoS ONE. 2010; 5: e8745 PubMed
75. Zhang H. et al. Lactobacillus paracasei subsp. paracasei LC01 positively modulates intestinal microflora in healthy young adults. J. Microbiol. 2013; 51: 777-782 PubMed
76. Enomoto T. et al. Effects of bifidobacterial supplementation to pregnant women and infants in the prevention of allergy development in infants and on fecal microbiota. Allergol. Int. 2014; 63: 575-585 PubMed Full Text PDF
77. Kim S.W. et al. Robustness of gut microbiota of healthy adults in response to probiotic intervention revealed by high-throughput pyrosequencing. DNA Res. 2013; 20: 241-253 PubMed
78. Ng S.C. et al. Effect of probiotic bacteria on the intestinal microbiota in irritable bowel syndrome. J. Gastroenterol. Hepatol. 2013; 28: 1624-1631 PubMed
79. Veiga P. et al. Bifidobacterium animalis subsp. lactis fermented milk product reduces inflammation by altering a niche for colitogenic microbes. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010; 107: 18132-18137 PubMed
80. Charbonneau D. et al. Fecal excretion of Bifidobacterium infantis 35624 and changes in fecal microbiota after eight weeks of oral supplementation with encapsulated probiotic. Gut Microbes. 2013; 4: 201-211 PubMed
81. Lan A. et al. Survival and metabolic activity of selected strains of Propionibacterium freudenreichii in the gastrointestinal tract of human microbiota-associated rats. Br. J. Nutr. 2007; 97: 714-724 PubMed
82. Wang L. et al. Effect of oral consumption of probiotic Lactobacillus plantarum P-8 on fecal microbiota, SIgA, SCFAs, and TBAs of adults of different ages. Nutrition. 2014; 30: 776-783 PubMed Full Text
83. Ahmed M. et al. Impact of consumption of different levels of Bifidobacterium lactis HN019 on the intestinal microflora of elderly human subjects. J. Nutr. Health Aging. 2007; 11: 26-31 PubMed
84. Cotillard A. et al. Dietary intervention impact on gut microbial gene richness. Nature. 2013; 500: 585-588 PubMed
85. Lahtinen S.J. et al. Prenatal probiotic administration can influence Bifidobacterium microbiota development in infants at high risk of allergy. J. Allergy Clin. Immunol. 2009; 123: 499-501 Full Text
86. Gueimonde M. et al. Effect of maternal consumption of Lactobacillus GG on transfer and establishment of fecal bifidobacterial microbiota in neonates. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2006; 42: 166-170 PubMed
87. Van den Abbeele P. et al. Butyrate-producing Clostridium cluster XIVa species specifically colonize mucins in an in vitro gut model. ISME J. 2013; 7: 949-961 PubMed
88. Crowther G.S. et al. Development and validation of a chemostat gut model to study both planktonic and biofilm modes of growth of Clostridium difficile and human microbiota. PLoS ONE. 2014; 9: e88396 PubMed
89. Cinquin C. et al. Immobilization of infant fecal microbiota and utilization in an in vitro colonic fermentation model. Microb. Ecol. 2004; 48: 128-138 PubMed
90. Payne A.N. et al. Advances and perspectives in in vitro human gut fermentation modeling. Trends Biotechnol. 2012; 30: 17-25 Full Text
91. Macfarlane G.T. Macfarlane S. Models for intestinal fermentation: association between food components, delivery systems, bioavailability and functional interactions in the gut. Curr. Opin. Biotechnol. 2007; 18: 156-162 PubMed
92. Sivieri K. et al. Lactobacillus acidophilus CRL 1014 improved ‘gut health’ in the SHIME reactor. BMC Gastroenterol. 2013; 13: 100 PubMed
93. Belenguer A. et al. Two routes of metabolic cross-feeding between Bifidobacterium adolescentis and butyrate-producing anaerobes from the human gut. Appl. Environ. Microbiol. 2006; 72: 3593-3599 PubMed
94. Falony G. et al. Cross-feeding between Bifidobacterium longum BB536 and acetate-converting, butyrate-producing colon bacteria during growth on oligofructose. Appl. Environ. Microbiol. 2006; 72: 7835-7841 PubMed
95. Ryan P.M. et al. Sugar-coated: exopolysaccharide producing lactic acid bacteria for food and human health applications. Food Funct. 2015; 10.1039/c1034fo00529e Crossref
96. Fanning S. et al. Bifidobacterial surface-exopolysaccharide facilitates commensal-host interaction through immune modulation and pathogen protection. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012; 109: 2108-2113 PubMed
97. Lindström C. et al. Oral administration of live exopolysaccharide-producing Pediococcus parvulus, but not purified exopolysaccharide, suppressed Enterobacteriaceaewithout affecting bacterial diversity in ceca of mice. Appl. Environ. Microbiol. 2013; 79: 5030-5037 PubMed
98. Egan M. et al. Metabolism of sialic acid by Bifidobacterium breveUCC2003. Appl. Environ. Microbiol. 2014; 80: 4414-4426 PubMed
99. Ng K.M. et al. Microbiota-liberated host sugars facilitate post-antibiotic expansion of enteric pathogens. Nature. 2013; 502: 96-99 PubMed
100. Corr S.C. et al. Chapter 1. Understanding the mechanisms by which probiotics inhibit gastrointestinal pathogens. in: Steve L.T. Advances in Food and Nutrition Research.Academic Press, 2009: 1-15 Crossref
101. Pretzer G. et al. Biodiversity-based identification and functional characterization of the mannose-specific adhesin of Lactobacillus plantarum. J. Bacteriol. 2005; 187: 6128-6136 PubMed
102. Goodman A.L. et al. Identifying genetic determinants needed to establish a human gut symbiont in its habitat. Cell Host Microbe. 2009; 6: 279-289 Full Text
103. Isawa K. et al. Isolation and identification of a new bifidogenic growth stimulator produced by Propionibacterium freudenreichii ET-3. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2002; 66: 679-681 PubMed
104. Bouglé D. et al. Effect of propionibacteria supplementation on fecal bifidobacteria and segmental colonic transit time in healthy human subjects. Scand. J. Gastroenterol. 1999; 34: 144-148 PubMed
105. Matsumoto K. et al. Effects of a probiotic fermented milk beverage containing Lactobacillus casei strain Shirota on defecation frequency, intestinal microbiota, and the intestinal environment of healthy individuals with soft stools. J. Biosci. Bioeng. 2010; 110: 547-552 PubMed
106. Olivares M. et al. Oral administration of two probiotic strains, Lactobacillus gasseri CECT5714 and Lactobacillus coryniformis CECT5711, enhances the intestinal function of healthy adults. Int. J. Food Microbiol. 2006; 107: 104-111 PubMed
107. Rea M.C. et al. Effect of broad- and narrow-spectrum antimicrobials on Clostridium difficile and microbial diversity in a model of the distal colon. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011; 108: 4639-4644 PubMed
108. Riboulet-Bisson E. et al. Effect of Lactobacillus salivarius bacteriocin Abp118 on the mouse and pig intestinal microbiota. PLoS ONE. 2012; 7: e31113 PubMed
109. Walker A.W. et al. pH and peptide supply can radically alter bacterial populations and short-chain fatty acid ratios within microbial communities from the human colon. Appl. Environ. Microbiol. 2005; 71: 3692-3700 PubMed
110. Gibson G. et al. Alternative pathways for hydrogen disposal during fermentation in the human colon. Gut. 1990; 31: 679-683 PubMed
111. Reid G. et al. Microbiota restoration: natural and supplemented recovery of human microbial communities. Nat. Rev. Microbiol. 2011; 9: 27-38 PubMed
112. Bron P.A. et al. Emerging molecular insights into the interaction between probiotics and the host intestinal mucosa. Nat. Rev. Microbiol. 2012; 10: 66-78 View in Article 
113. Lebeer S. et al. Host interactions of probiotic bacterial surface molecules: comparison with commensals and pathogens. Nat. Rev. Microbiol. 2010; 8: 171-184 PubMed
114. Mantis N.J. et al. Secretory IgA's complex roles in immunity and mucosal homeostasis in the gut. Mucosal Immunol. 2011; 4: 603-611 PubMed
115. Van der Waaij L.A. et al. In vivo IgA coating of anaerobic bacteria in human faeces. Gut. 1996; 38: 348-354 PubMed
116. Mohan R. et al. Effects of Bifidobacterium lactis Bb12 supplementation on body weight, fecal pH, acetate, lactate, calprotectin, and IgA in preterm infants. Pediatr. Res. 2008; 64: 418-422 PubMed
117. Kabeerdoss J. et al. Effect of yoghurt containing Bifidobacterium lactisBb12(R) on faecal excretion of secretory immunoglobulin A and human beta-defensin 2 in healthy adult volunteers. Nutr. J. 2011; 10: 138 PubMed
118. Johansson M.E.V. et al. The inner of the two Muc2 mucin-dependent mucus layers in colon is devoid of bacteria. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008; 105: 15064-15069 PubMed
119. Caballero-Franco C. et al. The VSL#3 probiotic formula induces mucin gene expression and secretion in colonic epithelial cells. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2007; 292: G315-G322 PubMed
120. Turroni F. et al. Genome analysis of Bifidobacterium bifidum PRL2010 reveals metabolic pathways for host-derived glycan foraging. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010; 107: 19514-19519 PubMed
121. Mondel M. et al. Probiotic E. coli treatment mediates antimicrobial human β-defensin synthesis and fecal excretion in humans. Mucosal Immunol. 2008; 2: 166-172 PubMed
122. Martoni C.J. et al. Changes in bile acids, Changes in bile acids FGF-19 and sterol absorption in response to bile salt hydrolase active L. reuteri NCIMB 30242. Gut Microbes. 2015 PubMed
123. Ohland C.L. MacNaughton W.K. Probiotic bacteria and intestinal epithelial barrier function. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2010; 298: G807-G819 PubMed
124. Hardy H. et al. Probiotics, prebiotics and immunomodulation of gut mucosal defences: homeostasis and immunopathology. Nutrients. 2013; 5: 1869-1912 PubMed
125. AlFaleh K. et al. Cochrane Review: Probiotics for prevention of necrotizing enterocolitis in preterm infants. Evidence Based Child Health (a Cochrane Review journal).2012; 7: 1807-1854 Crossref
126. Winter S.E. Bäumler A.J. Why related bacterial species bloom simultaneously in the gut: principles underlying the ‘Like will to like’ concept. Cell. Microbiol. 2014; 16: 179-184 PubMed
127. Saulnier D.M. et al. Gastrointestinal microbiome signatures of pediatric patients with irritable bowel syndrome. Gastroenterology. 2011; 141: 1782-1791 Full Text
128. Morgan X. et al. Dysfunction of the intestinal microbiome in inflammatory bowel disease and treatment. Genome Biol. 2012; 13: R79 PubMed
129. Le Chatelier E. et al. Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers. Nature. 2013; 500: 541-546 PubMed
130. Karlsson F.H. et al. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control. Nature. 2013; 498: 99-103 PubMed
131. Wang Z. et al. Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease. Nature. 2011; 472: 57-63 PubMed
132. O’Mahony S.M. et al. Serotonin, tryptophan metabolism and the brain-gut-microbiome axis. Behav. Brain Res. 2014; 277C: 32-48 View in Article 
133. Guerra A. et al. Relevance and challenges in modeling human gastric and small intestinal digestion. Trends Biotechnol. 2012; 30: 591-600 Full Text
134. Schiller C. et al. Intestinal fluid volumes and transit of dosage forms as assessed by magnetic resonance imaging. Aliment. Pharmacol. Ther. 2005; 22: 971-979 PubMed
135. Bik E.M. et al. Molecular analysis of the bacterial microbiota in the human stomach. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006; 103: 732-737 PubMed
136. Zoetendal E.G. et al. The human small intestinal microbiota is driven by rapid uptake and conversion of simple carbohydrates. ISME J. 2012; 6: 1415-1426 PubMed
137. Claesson M.J. et al. Composition, variability, and temporal stability of the intestinal microbiota of the elderly. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011; 108: 4586-4591 PubMed
138. Teuber M. The genus Lactococcus. in: Wood B.J.B. Holzapfel W.H. The Genera of Lactic Acid Bacteria. Springer, 1995: 173-234 Crossref
139. Shulman S.T. et al. Theodor Escherich: the first pediatric infectious diseases physician?. Clin. Infect. Dis. 2007; 45: 1025-1029 View in Article  PubMed
140. Schultz M. Clinical use of E. coli Nissle 1917 in inflammatory bowel disease. Inflamm. Bowel Dis. 2008; 14: 1012-1018 PubMed
141. Fujisawa T. et al. Taxonomic study of the Lactobacillus acidophilusgroup, with recognition of Lactobacillus gallinarum sp. nov. and Lactobacillus johnsonii sp. nov. and synonymy of Lactobacillus acidophilus group A3 (Johnson et al., 1980) with the type strain of Lactobacillus amylovorus (Nakamura 1981). Int. J. Syst. Bacteriol. 1992; 42: 487-491 View in Article  PubMed
142. Orla-Jensen O. Die hauptlinien des natürlichen bakteriensystems. Zentralbl. Bakteriol. 1909; 22: 305-346 View in Article  Google Scholar
143. Zhang J. et al. 454 pyrosequencing reveals changes in the faecal microbiota of adults consuming Lactobacillus casei Zhang. FEMS Microbiol. Ecol. 2014; 88: 612-622 PubMed
144. Ferrario C. et al. Modulation of fecal clostridiales bacteria and butyrate by probiotic intervention with Lactobacillus paracasei DG varies among healthy adults. J. Nutr. 2014; 144: 1787-1796 PubMed Crossref  

Будьте здоровы!