Ефекти функціонального харчування на здоров’я людини в умовах пандемії COVID-19

Важливими факторами впливу на здоров’я людини і зниження вірогідності захворювання і тяжкості перебігу вірусних інфекцій є [1, 2]: управління стресом; достатній сон; регулярні фізичні вправи; соціальна підтримка; здорове харчування, щодо якого необхідно дотримуватися наступних рекомендацій [1, 2, 3]:

• зменшити/уникати додавання цукру та солі, їжі з високим глікемічним індексом, надмірної кількості насичених жирів, що негативно впливають на імунітет;
• вживати достатньо фруктів та овочів (9–13 пор­цій на день різних типів для покращення стану мікробіому кишечнику);
• харчових волокон (28–35 г, бажано з цільних продуктів);
• продуктів, що містять пробіотики, щоб підтримувати здоров’я епітелію, бар’єрну функцію кишечнику та стан мікробіому.

Мікробіом включає понад 100 трлн різних мікро­організмів, що заселяють всі біотопи людини (ротову порожнину, кишечник, шкіру, органи дихання), відіграючи значну роль не тільки в роботі харчового «конвеєра», але й у регуляції імунної відповіді та бар’єрної функції (захист від проникнення патогенів і збереження толерантності до харчових антигенів) [4].

В останні роки широко висвітлюється роль кишечної мікробіоти в системному та легеневому імунітеті, оскільки порушення мікробіому призводить до підвищеної проникності слизової оболонки кишечнику та транслокації патогенів, лейкоцитів і медіаторів запалення у кровотік і легені, що може викликати сепсис або гострий респіраторний дистрес-синдром. Такий взаємозв’язок між кишечником та легенями називають вісь «кишечник — легені», яка має двоспрямовану дію. З одного боку, порушення мікробіому кишечнику впливають на імунітет легень, а з іншого — дихальні шляхи мають власну мікробіоту, і запалення легень може призвести до розладів у складі мікрофлори кишечнику [5–8] (рисунок). На сьогодні є докази того, що кишкова мікробіота впливає на експресію рецепторів інтерферону I типу в епітелії органів дихання, що реагують на вірусні інфекції через секрецію IFN-α і -β, обмежуючи реплікацію вірусу [9].

Рисунок. Вісь «кишечник — легені»

Адаптовано з de Oliveira Gislane Lelis Vilela et al., 2021

Як у кишечнику, так і в легенях переважають Bacteroidetes і Firmicutes. Вони впливають на гідроліз та всмоктування вітамінів D та Е, кальцію, заліза, синтез вітамінів К, С, нікотинової і фолієвої кислот, тіаміну, біотину та ціанокобаламіну, беруть участь у пігментному та жировому обміні, метаболізмі жовчних кислот, впливають на перистальтику кишечнику, забезпечують колонізаційну резистентність, гальмуючи розмноження патогенів [4, 10].

Оскільки дієта є важливим фактором формування мікробіому людини, очікувано, що можливо отримати позитивний вплив на імунорегуляторні механізми між кишечником та легенями при споживанні продуктів, які регулюють склад мікробіому кишечнику. Такий підхід розглядається з точки зору функціонального харчування (ФХ), що включає харчові волокна, ферментація яких мікроорганізмами кишечнику зумовлює синтез коротколанцюгових жирних кислот. Останні необхідні для підтримання бар’єрної функції кишечнику, є джерелом енергії для ентероцитів, чинять протиінфекційну та імунорегуляторну дію [11, 12].

Продуктами ФХ, що впливають на стан мікробіому, є також ферментовані продукти (йогурт, кефір, кімчі, місо, квашена капуста). Так, молочна кислота, яка є продуктом бродіння, зменшує ріст патогенної мік­рофлори у травному тракті, а пробіотики, якими збагачують кисломолочні продукти та йогурти, мають велику кількість корисних ефектів, у тому числі противірусний, протимікроб­ний та імунорегуляторний [13–17].

Пробіотики згідно із сучасними уявленнями — це «живі мікро­організми, які при введенні їх у достатній кількості приносять користь для здоров’я хазяїна» і повинні відповідати основним вимогам [18]: бути живими мікроорганізмами; мати досить високе дозування, щоб досягти ефекту; рекомендована ефективна доза має бути клінічно обґрунтованою; вони повинні позитивно впливати на стан здоров’я хазяїна; чинити штамо­специфічний сприятливий вплив, який не може розглядатися як загальний для різних видів пробіотичних мік­роорганізмів.

На сьогодні відома важлива клінічна і профілактична роль пробіотиків при низці інфекційних та неінфекційних захворювань, а основ­ні показання до їх використання з позицій доказової медицини представлені на сайті Всесвітньої гастроентерологічної організації (World Gastroenterology Organisation, WGO Practice Guideline — Probiotics and Prebiotics, 2017).

Для визнання мікробного штаму пробіотиком Експертна комісія з оцінки здоров’я і властивостей пробіотиків продовольчої та сільськогосподарської організацій ООН і ВООЗ (Food and Agriculture Organization of the United Nations, World Health Organization) розробила стандарти [19–21]:

• обов’язкова ідентифікація штамів біохімічними і молекулярними методами для підтвердження їх позитивного впливу на здоров’я людини;
• дослідження штамів in vitro з оцінкою можливого механізму пробіотичного ефекту;
• клінічні випробування для оцінки користі для здоров’я;
• оцінка біохімічної та генетичної безпеки з визначенням структури лікарської стійкості, метаболічної активності, побічних ефектів, ризиків синтезу токсинів при відсутності повідом­лень про патогенність штамів.

Крім того, кожен штам повинен мати свій генетичний «паспорт» і розшифрований метаболом, а виробники продуктів, що збагачені пробіотиками, повинні вказувати їх рід, вид, штам та статус безпеки — GRAS («Визнано безпечним» Управлінням з контролю за харчовими продуктами та лікарськими засобами США (Food and Drug Administration — FDA)), або QPS («Кваліфікована презумпція безпеки» Європейською аген­цією з безпеки харчових продуктів EFSA (European Food Safety Agency)).

У багатьох дослідженнях доведено, що використання різних штамів пробіотиків призводить як до імуностимулюючих реакцій з підвищенням активності макрофагів, дендритних клітин, нейтрофілів та посиленої активності NK-клітин, вивільнення запальних цитокінів у слизовій оболонці кишечнику, так і забезпечує протизапальну відповідь внаслідок активації регуляторних Т-клітин, індукції IL-10, TGF-β й IgA та посилення бар’єрної функції. Тому клініко-експериментальні дослідження є необхідними для визначення найкращого штаму і досягнення терапевтичної мети [22–30].

До пробіотиків, які використовуються з лікувальною та профілактичною метою у складі лікарських засобів і продуктів ФХ та мають доказову базу ефективності і безпеки, належать [31–40] Lactobacillus (gasseri, rhamnosus, casei, acidophilus, delbruckii subsp. Bulgaricus, paracasei); Streptococcus thermophiles; Bifidobacterium (bifidum, breve).

Саме пробіотичні штами з доведеною безпекою та ефективністю широко застосовують як ФХ у складі кисломолочних продуктів та йогуртів.

Йогурт, Пробіо йогурт, Біфікід та Імуновіт, що містять живі штами мікроорганізмів Bifidobacterium lactis Bl-04 і Bi-07, Lactobacillus acidophilus NCFM, Lactobacillus rhamnosus HN001*. Такі штами на ринку США мають підтверджений статус безпеки GRAS. Крім того, Йогурт, Пробіо йогурт, Біфікід та Імуновіт мають приємний смак та легко готуються в домашніх умовах за допомогою відповідних заквасок VIVO (таблиця).

Таблиця. Видовий склад мікрофлори заквасок VIVO*

Особливістю заквасок Йогурту, Пробіо йогурту й Імуновіту є можливість їх використання без заквашування, розчинивши закваску у флаконі з водою.

Також за допомогою закваски VIVO сир кисломолочний, яка містить Lactococcus lactis subsp. Lactis, Lactococcus lactis subsp. Cremoris та Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. Diacetylactis, можна приготувати в домашніх умовах м’який сир, що є джерелом повноцінного білка, а також кальцію і фосфору в оптимальному співвідношенні 1:2. Окрім цього, кисломолочний сир містить фолієву кислоту, залізо, магній, цинк, вітаміни А, Е, Р, В₂, В₆, В₁₂ і рекомендований для включення до харчового раціону дітям (з 6 міс) та дорослим.

Перевагою споживання сиру, який готується в домашніх умовах, є відсутність харчових домішок, крохмалю і шкідливих мікроорганізмів у складі закваски. Він має хороші смакові якості, а за допомогою 1 флакона закваски VIVO сир кисломолочний і 3 л молока можна приготувати 500 г свіжого і якісного кисломолочного сиру.

Отже, використання пробіотиків в якості модуляторів мікро­біоти кишечнику та імунної відповіді на різноманітні патогени, є перспективним напрямком у профілактиці та лікуванні низки інфекційних та неінфекційних захворювань. Оскільки існують дослідження, що сигнали від коменсальної мікробіоти кишечнику впливають на слизову оболонку не тільки кишечнику, а й легень та викликають імунні реакції, які здійснюють контроль реплікації вірусів, ймовірно, корисні штами мікроорганізмів позитивно впливатимуть на імунну відповідь, яка має місце при респіраторних інфекціях, у тому числі і таких, що спричинені коронавірусом SARS-CoV-2.

Наразі тривають дослідження щодо використання різних штамів пробіотиків у складі як лікарських засобів, так і продуктів ФХ з метою попередження тяжких ускладнень коронавірусної інфекції та розвитку постковідного синдрому у дітей і дорослих.

Список використаної літератури:

• 1. Minich D.M., HanawayIntegr P.J. (2020) The Functional Medicine Approach to COVID-19: Nutrition and Lifestyle Practices for Strengthening Host Defense. Med. (Encinitas), May 9; 19(Suppl. 1): 54–62. PMCID: PMC7482148.
• 2. Silveira B.K.S., Oliveira T.M.S., Andrade P.A. et al. (2018) Dietary pattern and macronutrients profile on the variation of inflammatory biomarkers: scientific update [published correction appears in Cardiol Res Pract.: 9830287]. Cardiol. Res. Pract.; 2018: 4762575. doi:10.1155/2018/4762575.
• 3. Emerson S.R., Kurti S.P., Harms C.A. et al. (2017) Magnitude and timing of the postprandial inflammatory response to a high-fat meal in healthy adults: a systematic review. Adv. Nutr.; 8(2): 213–225. doi:10.3945/an.116.014431.
• 4. Berg G., Rybakova D., Fischer D. et al. (2020) Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges. Microbiome, 8(103): 1–22. doi:10.1186/s40168-020-00875-0.
• 5. He Y., Wen Q., Yao F. et al. (2017) Gut-lung axis: The microbial contributions and clinical implications. Crit. Rev. Microbiol., 43: 81–95. 10.1080/1040841X.2016.1176988.
• 6. Trompette A., Gollwitzer E.S., Yadava K. et al. (2014) Gut microbiota metabolism of dietary fiber influences allergic airway disease and hematopoiesis. Nat. Med., 20: 159–66. 10.1038/nm.3444.
• 7. Wang H., Dai W., Feng X. et al. (2018) Microbiota Composition in Upper Respiratory Tracts of Healthy Children in Shenzhen, China, Differed with Respiratory Sites and Ages. Bio. Med. Res. Int.: 6515670. 10.1155/2018/6515670.
• 8. Groves H.T., Cuthbertson L., James P. et al. (2018) Respiratory Disease following Viral Lung Infection Alters the Murine Gut Microbiota. Front. Immunol., 9: 182. 10.3389/fimmu.2018.00182.
• 9. Bradley K.C., Finsterbusch K., Schnepf D. et al. (2019) Microbiota-Driven Tonic Interferon Signals in Lung Stromal Cells Protect from Influenza Virus Infection. Cell Rep., 28: 245–256.e4. 10.1016/j.celrep.2019.05.105.
• 10. Zhang D. (2020) The cross-talk between gut microbiota and lungs in common lung diseases. Front. Microbiol.; 11(February): 1–14. doi: 10.3389/fmicb.2020.00301.
• 11. Venter C., Eyerich S., Sarin T. et al. (2020) Nutrition and the immune system: a complicated tango. Nutrients; 12(3): E818. doi:10.3390/nu12030818.
• 12. Fu X., Liu Z., Zhu C. et al. (2019) Nondigestible carbohydrates, butyrate, and butyrate-producing bacteria. Crit. Rev. Food Sci. Nutr.; 59(Suppl. 1): S130–S152. doi:10.1080/10408398.2018.1542587
• 13. Senger D.R., Li D., Jaminet S.C. et al. (2016) Activation of the Nrf2 cell defense pathway by ancient foods: disease prevention by important molecules and microbes lost from the modern Western diet. PLoS One; 11(2): e0148042. doi:10.1371/journal.pone.0148042.
• 14. Kok C.R., Hutkins R. (2018) Yogurt and other fermented foods as sources of health-promoting bacteria. Nutr. Rev.; 76(Suppl. 1): 4–15. doi:10.1093/nutrit/nuy056.
• 15. Morris J.A. (2018) Optimise the microbial flora with milk and yoghurt to prevent disease. Med. Hypotheses; 114: 13–17. doi:10.1016/j.mehy.2018.02.031.
• 16. Yamamoto Y., Saruta J., Takahashi T. et al. (2019) Effect of ingesting yogurt fermented with Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus OLL1073R-1 on influenza virus-bound salivary IgA in elderly residents of nursing homes: a randomized controlled trial. Acta. Odontol. Scand.; 77(7): 517–524. doi:10.1080/00016357.2019.1609697.
• 17. Yamane T., Sakamoto T., Nakagaki T. et al. (2018) Lactic acid bacteria from kefir increase cytotoxicity of natural killer cells to tumor cells. Foods; 7(4): E48. doi:10.3390/foods7040048.
• 18. Hill C., Guarner F., Reid G. et al. (2014) Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nature Reviews. Gastroenterology & Hepatology, 11 (8): 506–14.
• 19. Venugopalan V., Shriner K.A., Wong-Beringer A. (2010) Regulatory oversight and safety of probiotic use. Emerg. Infect. Dis.; vol. 16, 11: 1661–65.
• 20. Food and Agriculture Organization of the United Nations, World Health Organization (2006) Probiotics in food: Health and nutritional properties and guidelines for evaluation. FAO Food Nutr. Pap.; vol. 85: 1–50.
• 21. Degnan F.H. (2008) The US food and drug administration and probiotics: Regulatory categorization. Clin. Infect. Dis.; vol. 46, 2: 133–6.
• 22. Azad M.A.K., Sarker M., Wan D. (2018) Immunomodulatory Effects of Probiotics on Cytokine Profiles. BioMed. Res. Int.: 8063647. 10.1155/2018/8063647.
• 23. Zhang C.-X., Wang H.-Y., Chen T.-X. (2019) Interactions between Intestinal Microflora/Probiotics and the Immune System. BioMed. Res. Int.: 6764919. 10.1155/2019/6764919.
• 24. Chiba Y., Shida K., Nagata S. et al. (2010) Well-controlled proinflammatory cytokine responses of Peyer’s patch cells to probiotic Lactobacillus casei. Immunology, 130: 352–62. 10.1111/j.1365-2567.2009.03204.x.
• 25. Lee A., Lee Y.J., Yoo H.J. et al. (2017) Consumption of Dairy Yogurt Containing Lactobacillus paracasei ssp. paracasei, Bifidobacterium animalis ssp. lactis and Heat-Treated Lactobacillus plantarum Improves Immune Function Includin Natural Killer Cell Activity. Nutrients, 9: 558. 10.3390/nu9060558.
• 26. Jeong M., Kim J.H., Yang H. et al. (2019) Heat-Killed Lactobacillus plantarum KCTC 13314BP Enhances Phagocytic Activity and Immunomodulatory Effects Via Activation of MAPK and STAT3 Pathways. J. Microbiol. Biotechnol., 29: 1248–54. 10.4014/jmb.1905.05066.
• 27. Kanmani P., Kim H. (2019) Functional capabilities of probiotic strains on attenuation of intestinal epithelial cell inflammatory response induced by TLR4 stimuli. BioFactors, 45: 223–35. 10.1002/biof.1475.
• 28. Zheng B., van Bergenhenegouwen J., Overbeek S. et al. (2014) Bifidobacterium breve attenuates murine dextran sodium sulfate-induced colitis and increases regulatory T cell responses. PLoS One, 9: e95441. 10.1371/journal.pone.0095441.
• 29. Sundararaman A., Ray M., Ravindra P.V. et al. (2020) Role of probiotics to combat viral infections with emphasis on COVID-19. Appl. Microbiol. Biotechnol., 104: 8089–104. 10.1007/s00253-020-10832-4.
• 30. Chong H.-X., Yusoff N.A.A., Hor Y.-Y. et al. (2019) Lactobacillus plantarum DR7 improved upper respiratory tract infections via enhancing immune and inflammatory parameters: A randomized, double-blind, placebo-controlled study. J. Dairy Sci., 102: 4783–97. 10.3168/jds.2018-16103.
• 31. Hemalatha R., Ouwehand A.C., Saarinen M.T. et al. (2017) Effect of probiotic supplementation on total lactobacilli, bifidobacteria and short chain fatty acids in 2-5-year old children. Microbial Ecology in Health and Disease, 28 (1). Also listed under Gut function.
• 32. Hemalatha R., Ouwehand A.C., Forssten S.D. et al. (2014) A Community-based Randomized Double Blind Controlled Trial of Lactobacillus paracasei and Bifidobacterium lactis on Reducing Risk for Diarrhea and Fever in Preschool Children in an Urban Slum in India. European Journal of Nutrition & Food Safety 4(4): 325–341. Also listed under Gut function.
• 33. Bielecka M.M., Cichosz G. (2017) The influence of an adjunct culture of Lactobacillus paracasei Lpc-37 on the physiochemical properties of Dutch-type cheese during ripening. 83: 95–100.
• 34. Aljewicz M., Cichosz G. (2017) Influence of probiotic (Lactobacillus acidophilus NCFM, L. paracasei LPC37 and L. rhamnosus HN001) strains on starter cultures and secondary microflora in Swiss-and Dutch-type cheeses. Journal of Food Processing and Preservation. E13253.
• 35. Aljewicz M., Cichosz G., Nalepa B. et al. (2016) The effect of milk fat substitution with palm fat on lactic acid bacteria counts in cheese-like products. LWT, Food Sci. Technol. Mar; 66: 348–354.
• 36. Mati M., Magala M., Karovicová J. et al. (2016) Evaluation of technological properties of sausages fermented by addition of probiotic Lactobacillus paracasei Lpc-37. Chemické listy 110(1): 59–63. [In Slovak].
• 37. Ouwehand A.C., Bruggencate S.J., Schonewille A.J. et al. (2014) Lactobacillus acidophilus supplementation in human subjects and their resistance to enterotoxigenic Escherichia coli infection. Br. J. Nutr., Feb; 111(3): 465–73.
• 38. Aljewicz M., Cichosz G., Nalepa B. et al. (2016) The effect of milk fat substitution with palm fat on lactic acid bacteria counts in cheese-like products. LWT, Food Sci. Technol., Mar; 66: 348–354.
• 39. Maneerat S., Lehtinen M.J., Childs C.E. et al. (2014) Consumption of Bifidobacterium lactis Bi-07 by healthy elderly adults enhances phagocytic activity of monocytes and granulocytes. Journal of Nutritional Science, vol. 2, e44: 1–10. Supplementary data included. Erratum in Journal of Nutritional Science, vol. 3, e4: 1–3.
• 40. Florence A.C.R., Oliveira R.P.S., Silva R.C. et al. (2012) Organic milk improves Bifidobacterium lactis counts and bioactive fatty acids contents in fermented milk. LWT, Food Science and Technology, 49: 89e95.