4. časť gastrointestinálneho traktu - druhovo vhodné zviera
Obnova mikrobiálnej rovnováhy
Probiotiká
Účinky kyslého mlieka na zdravie sú uvedené už v Starom zákone. V roku 1907 Metchnikoff vo svojej knihe Predĺženie života - optimistické štúdie tušil, že konzumácia živých mikroorganizmov má účinky podporujúce zdravie. Lilly a Stillwell (1965) prvýkrát použili výraz „probiotikum“. Pod týmto pojmom rozumeli látky podporujúce rast ďalších mikroorganizmov. Definícia pojmu „probiotikum“ sa odvtedy neustále vyvíja. Novší variant definície popisuje probiotiká ako „živé mikroorganizmy, ktoré pri podaní v dostatočnom množstve vedú k zlepšeniu zdravia hostiteľa“.
Predchádzajúce definície súviseli s priaznivými účinkami probiotík priamo na reguláciu črevnej flóry. Ako probiotiká sa často používajú najmä zástupcovia rodov Bifidobacterium a Lactobacillus. Ďalšími mikroorganizmami, ktoré sa používajú ako probiotiká, sú jednotlivé druhy rodov Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Propionibacterium, Escherichia, Bacillus a Saccharomyces.
Probiotiká pôsobia napríklad kompetitívnym vytláčaním choroboplodných zárodkov a prispievajú tak k odolnosti hostiteľa pred kolonizáciou. Niektoré probiotiká sú navyše baktérie mliečneho kvasenia, ktoré znižujú hodnotu pH. Týmto spôsobom tieto baktérie vytvárajú prostredie, v ktorom patogénne zárodky citlivé na pH nie sú schopné konkurovať alebo iba v obmedzenej miere. Majú tiež protizápalový účinok, sú dôležité pre vývoj GALT (črevné lymfatické tkanivo) a prispievajú k zvýšenej tvorbe sIgA (sekrečný imunoglobulín A). V humánnej medicíne sa používajú rakovinové a mutačné inhibičné vlastnosti probiotických kmeňov. U Lactobacillus rhamnosus bol zvlášť dobre študovaný jeho stabilizačný účinok na črevné steny. To zabraňuje prenosu rôznych makromolekúl a tým vývoju imunologickej/alergickej reakcie.
Oveľa konkrétnejší mechanizmus je založený na antialergickom účinku špeciálneho kmeňa Lactobacillus paracasei. Tu je produkcia IgE znížená prostredníctvom IL-12 (interleukín 12) riadeného primingu (excitácie) z natívnych T buniek na Th (T pomocné bunky) 1 bunky a ich produkcie IFN-y (interferón gama). Zároveň to zaisťuje vyvážený pomer Th1/Th2 (pomocné bunky pre B a T lymfocyty). V in vitro testoch (laboratórnych testoch) sa preukázalo, že druhy Lactobacillus boli schopné riadiť rast z. B. Salmonella Typhimurium a E. coli O157: H7. V ďalších štúdiách in vitro sa zistilo, že niektoré zo skúmaných druhov Lactobacillus môžu tiež zabrániť adhézii Salmonella na bunky črevného epitelu.
Probiotikum by malo spĺňať nasledujúce požiadavky:
- majú zdraviu prospešný účinok na hostiteľa,
- byť apatogénne a netoxické,
- majú vysoký obsah živých buniek,
- prežiť v MDT a byť metabolicky aktívny,
- Prežiť skladovanie a spracovanie,
- - majú príťažlivé senzorické vlastnosti a -
- byť izolovateľný od používateľa.
Probiotikum (v skutočnosti zmes niekoľkých mikróbov) s vynikajúcim účinkom je kefír. Tento fermentačný produkt vyrobený z mlieka obsahuje laktobacily, leuconostoc koky, producentov kyseliny octovej, laktostreptokoky a kvasinky. Má antibakteriálne, protiplesňové, imunostimulačné, protinádorové a cholesterol znižujúce účinky.
Prebiotiká
Prebiotiká boli popísané ako: „Nestráviteľné zložky potravy, ktoré majú na zdravie hostiteľa priaznivý účinok prostredníctvom selektívnej stimulácie rastu a/alebo aktivity jednej alebo obmedzeného počtu baktérií v hrubom čreve.“.
Podľa GIBSONA (1999) možno spomenuté zložky potravín považovať za prebiotikum, iba ak:
- nemôžu byť stráviteľné alebo absorbované v žalúdku alebo tenkom čreve,
- môže byť fermentovaný iba obmedzeným počtom potenciálne „pozitívnych“ baktérií v hrubom čreve,
- posunúť zloženie flóry smerom k „zdravšiemu“ a tým
- spôsobiť pre hostiteľa zdraviu prospešný účinok.
Zníženie hodnoty pH, ktoré už bolo spomenuté pri probiotikách, je mechanizmus, ktorý je popísaný aj pri prebiotikách a pozitívne reguluje črevnú flóru. Za znižovanie pH sú zodpovedné určité baktérie, ktoré môžu tvoriť mastné kyseliny s krátkym reťazcom s prebiotikami na typických metabolických cestách.
Aj keď sa zložky potravy, ako sú lipidy alebo bielkoviny, môžu nestrávené dostať do hrubého čreva, sacharidy sú „skutočnými“ prebiotikami. Tu by sa mali spomenúť najmä fruktooligosacharidy.
V závislosti od stupňa polymerizácie β-D-fruktánov sa rozlišuje z. B. inulín a oligofruktóza. Ďalšími prebiotikami, z ktorých niektoré sú vyrobené synteticky, sú glukooligosacharidy, galaktooligosacharidy alebo laktulóza. Hľadanie nových prebiotík je vo väčšine prípadov spojené s cieľom podporiť ich rast v produkcii baktérií produkujúcich laktát (najmä bifidobaktérií a laktobacilov). Priamy účinok na patogénne zárodky však možno pozorovať aj pri rôznych prebiotikách.
Zdá sa, že bifidobaktérie majú najväčšiu fermentačnú kapacitu pre oligosacharidy (cukrové polyméry vyrobené z rovnakých alebo rôznych jednotlivých cukrov s maximálne 10 článkami) s krátkou dĺžkou reťazca. Vďaka svojim pozitívnym účinkom na zdravie a vysokému využitiu fruktooligosacharidov sú bifidobaktérie typom baktérií predurčených na použitie prebiotík.
Zatiaľ čo probiotiká nemôžu po aplikácii úplne prežiť, prebiotiká majú výhodu v podpore mikroorganizmov usadených v MDT, ktoré sú už dobre adaptované na existujúce prostredie a nie sú „cudzincami“.
Kombinácia probiotík a prebiotík je známa ako Synbiotiká. Pri správnom zložení tejto formulácie dodáva prebiotikum použitému probiotiku selektívnu výživovú výhodu v novom prostredí, t. J. Podporuje jeho reprodukciu a metabolizmus. Zároveň samozrejme jednotlivé zložky vyvíjajú svoje príslušné účinky nezávisle na sebe.
Sekundárne fytonutrienty
Všeobecné
Skupina rôznych rastlinných produktov je zhrnutá pod pojmom sekundárne rastlinné zložky. Patria sem karotenoidy, fytosteroly, saponíny, glukozinoláty, polyfenoly, proteázové inhibítory, monoterpény, fytoestrogény (lignany) a sulfidy. Sú to sekundárne rastlinné metabolity, ktoré sa tvoria iba v špeciálnych rastlinných bunkách alebo sú aktívne iba v určitých vývojových štádiách. Používanie rastlín alebo rastlinných extraktov pri liečbe chorôb je staré ako ľudská história sama.
Používanie u domácich miláčikov sa tiež začalo súčasne s ich domestikáciou. Našli a našli sa široké využitie najmä éterické oleje, ktoré majú rôzne účinky. Jeho spektrum zahŕňa protizápalové, antioxidačné a protikarcinogénne účinky, ako aj biocídne účinky proti baktériám, vírusom, plesniam, prvokom, hmyzu a iným rastlinám. Účinok sekundárnych zložiek rastlín na mikrobiotu MDT možno určiť štúdiom mikrobiómu aj metabolomu.
Mikrobiálne metabolity, ako sú mastné kyseliny s krátkym reťazcom, žlčové kyseliny, cholíny, fenylové a indolové deriváty, súvisia s mikroflórou a jej metabolizmom. Majú tiež zásadný vplyv na homeostázu energie. Najmä kyselina maslová je dôležitým zdrojom energie pre epitelové bunky hrubého čreva, ale je tiež transportovaná do mitochondrií a privádzaná do cyklu trikarboxylových kyselín na výrobu ATP.
Esenciálne oleje
Esenciálne oleje (ako zložky aromatických rastlín) sa používajú v kuchyni. Ale aj pri tomto type aplikácie sú pozorované alebo zamýšľané ďalšie účinky presahujúce zmenu chuti. Napríklad terpenoidový kapsaicín, ktorý sa nachádza v čili papričke, má tiež účinky na nervový, tráviaci a kardiovaskulárny systém. Ďalším hlavným využitím éterických olejov je konzervácia potravín.
Termín „éterické oleje“ sa vracia k termínu „Quinta essentia“, ktorý vytvoril Paracelsus von Hohenheim (1493-1541). Esenciálne oleje zvyčajne pozostávajú z viac ako 500 čiastočne prchavých zložiek.
Zloženie éterického oleja jedného a toho istého druhu rastliny závisí od rôznych faktorov. Zloženie ovplyvňuje geografická poloha rastliny, príslušná rastová fáza, časť použitej rastliny alebo použitá extrakčná metóda. Napríklad éterické oleje extrahované hexánom (ktoré sú samy o sebe toxické) majú silnejší antimikrobiálny účinok ako oleje získané destiláciou s vodnou parou. Avšak metanol (toxický) je vhodnejším rozpúšťadlom v porovnaní s hexánom, ako aj vodou a etanolom.
Pokiaľ ide o čas zberu, je potrebné poznamenať, že éterické oleje z bylín získaných počas kvitnutia alebo bezprostredne po ňom majú najsilnejšie antimikrobiálne účinky.
Hlavnými zložkami éterických olejov sú mono- a seskviterpény. Terpény sú zodpovedné za vôňu aj za mnohé liečivé vlastnosti rastlín. Monoterpény môžu byť fenolové (karvakrol, tymol), aromatické (cymén) alebo alkoholové (borneol) zlúčeniny. Ale komponenty, ktoré sa vyskytujú iba v stopách alebo v malom množstve (maximálne 15%), sa zdajú byť dôležité pre antibakteriálnu aktivitu éterického oleja. Sprostredkúvajú synergické účinky medzi jednotlivými zložkami, čo sa doteraz pozorovalo pri éterických olejoch z oregana, šalvie a tymianu.
Polyfenoly
Polyfenoly zahŕňajú rôzne triedy látok, ako sú napr B. flavonoidy, terpenoidy, alkaloidy, stilbenoidy, polyacetylény, izoflavóny, triesloviny, ligníny atď. Tieto sekundárne metabolity sú odvodené zo syntetických ciest primárneho metabolizmu. Fenolové deriváty a flavonoidy sú produkty aminokyseliny fenylalanínu alebo pochádzajú z rovnakej metabolickej cesty (metabolizmus kyseliny shikimovej) a metabolizmu cukrov.
Potraviny/potraviny bohaté na polyfenoly majú vplyv na metabolizmus uhľohydrátov a tukov. Na základe svojej štruktúry možno polyfenoly rozdeliť do 10 tried. Spoločné majú fenolovú kruhovú štruktúru a jednu alebo viac hydroxylových skupín.
Zahŕňajú kyselinu tinámovú, kyselinu benzoovú, flavonoidy vrátane proantokyanidínov, stilbény, kumaríny, ligníny a ligníny.
V rastlinách existuje viac ako 6 000 rôznych zlúčenín flavonoidov. Okrem antioxidačných účinkov môžu polyfenoly zachytávať a neutralizovať voľné radikály, regulovať oxidy dusíka, znižovať imobilizáciu leukocytov (robiť ich nepohyblivými), iniciovať apoptózu („programovaná smrť buniek“), inhibovať bunkový rast, proliferáciu a angiogenézu (vaskularizácia) a pôsobiť ako fytoestrogény.
Znalosti o metabolickej ceste kyseliny shikimovej na tvorbu polyfenolov v rastlinách jasne ukazujú, aké následky má blokovanie tejto cesty herbicídmi obsahujúcimi glyfosát.
Polyfenoly sa v tenkom čreve vstrebávajú iba čiastočne. Po absorpcii sa menia (metoxylované, glukuronidované a sulfátované), čo ovplyvňuje ich bioaktivitu. Hlavnými metabolitmi sú fenolové kyseliny, ako je kyselina homovanilová, ktoré sa hromadia v tkanivách. Väčšina polyfenolov nie je v rastlinách v rozpustnej forme; sú kovalentne viazané na polysacharidy (stabilná chemická väzba). Antioxidačná kapacita polyfenolov je veľkým prínosom pre črevné prostredie, pretože sa zvyšuje antioxidačný, to znamená anaeróbny potenciál v MDT v smere do hrubého čreva. Tráviaci proces je tiež charakterizovaný tvorbou kyslíkových radikálov. Toto prostredie je preukázateľne podporované a chránené polyfenolmi, takže predovšetkým sú aktívne anaeróbne mikroorganizmy a kyslíkové radikály nemôžu mať negatívny vplyv na bunky črevného epitelu.
Počas svojho tranzitného času sú viazané polyfenoly odštiepené od nerozpustných substrátov pomocou MDM a sú tak biologicky dostupné. Ale priamo ovplyvňujú aj mikrobiotu. Po aplikácii kakaových polyfenolov sa zistilo významné zvýšenie laktobacilov a bifidobaktérií. Zistilo sa, že mastné kyseliny s krátkym reťazcom, najmä kyselina maslová, sú metabolickými metabolitmi. Príroda má teda veľké množstvo štruktúr podporujúcich zdravie, ktoré sa vyvinuli počas miliónov rokov evolúcie a na ktorých sú ľudia a zvieratá závislí, pretože si ich sami nemôžu utvárať. Všetci ľudia, ktorí sa zaoberajú zachovaním alebo obnovením zdravia živých bytostí, sa dobre radia uchýliť sa k nim a umožniť im blahodárne účinky.
Humínové kyseliny
Humínové kyseliny vznikajú v prírodných podmienkach v priebehu takzvaného zvlhčovania z rôznych organických surovín v pôdach. Humínové látky, ktoré sú dnes k dispozícii, pochádzajú väčšinou z treťohôr a sú preto staré takmer 60 miliónov rokov. Okrem pôd sa nachádzajú aj v lignitoch, rašelinách a náleziskách lignitu. Ďalej humínové kyseliny alebo ich fragmenty vznikajú pri výrobe potravín, napr. B. v procesoch pečenia a praženia alebo kvasenia. Napríklad humínové kyseliny sú obsiahnuté v káve, čaji, chlebovej kôrke a tiež v pečenom mäse.
Humínové kyseliny prvýkrát opísal nemecký fyzik a chemik Achard v roku 1786. Na základe alkalickej extrakcie sa rozlišuje nerozpustná časť, humíny, a rozpustná časť, ktorá sa môže vyzrážať (humínové kyseliny) alebo nie (fulvokyseliny) pridaním kyseliny. Sú to reťazce aromatických fenolov, ktoré sú spojené heterocyklickými reťazcami obsahujúcimi dusík, nesú bočné reťazce obsahujúce dusík a majú sacharidové zložky. Humínové kyseliny majú polymérny homológny charakter a predstavujú širokú škálu molekulárnych veľkostí (1 000 až 200 000 Daltonov).
Existujú polyiónové štruktúry, napr. B. Ester karboxylovej kyseliny, fenolové hydroxylové, karbonylové a karboxylové skupiny. Prítomné sú tiež aminokyselinové a sulfhydrylové zvyšky, ako aj chinoidné a flavonoidové štruktúry. Najmä humínové kyseliny tvorené z rastlinných produktov, vrátane lignitových humínových kyselín WH 67, majú tiež flavónové štruktúry (vrátane fisetínu, kvercetínu, flavónov, xantínov). Určité farmakologické účinky (protizápalové, utesňujúce bunky, virucidné, fungicídne).
Nerozpustné humínové kyseliny zostávajú v MDT po orálnej aplikácii a môžu tu vyvinúť sorpčné vlastnosti, a to buď absorpciou (depozícia určitých štruktúr), alebo adsorpciou (depozícia na povrchoch) tvorbou komplexov, výmenou iónov. Patrí sem aj akumulácia patogénnych húb, baktérií a vírusov (antimikrobiálna aktivita).
Adsorbované sú aj ďalšie toxíny, ťažké kovy, dusičnany/dusitany, fluoridy, organofosfáty, najmä glyfosát, organochlórové insekticídy, karbaryl alebo warfarín, takže nepoškodzujú črevný epitel ani sa nedostávajú do tela enterohepatálnou cirkuláciou. Boli zistené bakteriostatické až baktericídne účinky na Salmonella Typhi, Salmonella Cholerae, Staphylococcus aureus a virucidné účinky na Herpes simplex, adenovírusy a rotavírusy.
Pretože humínové kyseliny sú produktmi degradácie rastlinného pôvodu, možno predpokladať, že tieto fenolické polyméry podliehajú podobnému procesu degradácie a premeny v MDT ako polyfenoly obsiahnuté v živých rastlinách. Používanie humínových kyselín vo veterinárnej medicíne je staré viac ako 40 rokov. Ochrana spotrebiteľa bola v popredí hneď od začiatku: Používanie antibiotík pri chove zvierat by malo byť čo najnižšie, aby sa zabránilo odolnosti patogénov voči antibiotikám.
V MDT sa prípravky humínových kyselín vyznačujú vlastnosťou pokrytia sliznice - zabraňujú alebo aspoň minimalizujú absorpciu znečisťujúcich látok alebo toxických metabolitov obsiahnutých v krmive v prípade infekcií. Ďalej majú upokojujúci účinok na periférne nervové zakončenia v MDT, čo umožňuje MDT znovu získať fyziologický tón.
Niektoré humínové kyseliny majú neutralizačný účinok na herbicíd glyfosát. Jeho neutralizácia je prvým krokom k zníženiu jeho škodlivých účinkov na spotrebiteľa v dôsledku kontaminovaných potravín.
Kvôli uvedeným vlastnostiam musí byť používanie glyfosátu v poľnohospodárstve zastavené. Pokiaľ sa tento cieľ nedosiahne, musia sa prijať opatrenia na neutralizáciu jeho účinkov. Na to sú vhodné humínové kyseliny, ktoré neutralizujú glyfosát v MDT, a tým najmä zabraňujú škodlivému účinku na mikroflóru.
Toto poškodenie sa dalo dokázať v laboratórnych podmienkach aj v kontexte štúdií na dojniciach. Pretože účinok humínových kyselín z rôznych miest skladovania je rozdielny, musí sa pred použitím vykonať laboratórny test. Je veľmi dôležité, aby sa v MDT nachádzali voľné humínové kyseliny. Zeolit (hlinitokremičitan) a rašelina tiež vykazovali neutralizačné účinky porovnateľné s humínovými kyselinami.
Prof. Em. DR. Monika Krüger, biologička
Tento článok je súčasťou našej série o gastrointestinálnom trakte