PROBIOTICELE N BOLI ALE INTESTINULUIMircea Deac, Romeo Mihil Universitatea Lucian Blaga din Sibiu, Facultatea de Medicin Victor Papilian Adresa pentru coresponden: Prof. Dr. Mircea Deac, Spitalul Clinic Judeean Sibiu, b-dul Corneliu Coposu, nr. 2-4, Clinica Medical II; Tel: 0269 215050, int 124; E-mail: romeomihaila@yahoo.com

Noiuni din acest material au fost prezentate oral (conferin) la Al VI-lea Congres Naional de Medicin Intern din aprilie 2006

REZUMAT Probioticele sunt definite ca microorganisme vii care exercit efecte terapeutice la nivelul intestinului. Mecanismul de aciune al acestora este complex i incomplet elucidat. Cel mai frecvent utilizate sunt: lactobacillus rhamnosus GG (LGG), E. coli tulpina Nissle 1917 (EcN), amestecul bacterian VSL#3 i drojdia saccharomyces boulardii (SAB, enterol). Probioticele reprezint deja standardul terapeutic ntr-un numr (nc limitat) de afeciuni intestinale. Cuvinte-cheie: probiotice, microflora intestinal, bariera intestinal, diaree, boli inflamatorii intestinale cronice. ABSTRACT The probiotics are alive microoganisms which exert therapeutical effects on the bowel. Their mechanism of action is complex and not entirely cleard up. The most frequently used are lactobacillus rhamnosus GG (LGG), e. coli the strein Nissle 1917 (EcN), the bacterian mixture VSL#3 and the dregs saccharomyces boulardii (SAB, enterol). The probiotics represent already the therapeutic standard in a number (still limited) of bowel diseases. Key-words: probiotics, bowel microflora, bowel barrier, diarrhoea, chronic inflammatory bowel diseases. CADRUL NOSOLOGIC Termenul probiotic (din punct de vedere semantic pentru via) a fost definit n mod diferit de-a lungul timpului, n concordan cu evoluia metodelor de cercetare n domeniu. Prima meniune n literatura tiinific medical a fost fcut de Lilly i Stillwell n 1965: probioticele sunt factori de stimulare a creterii microorganismelor produi de alte microorganisme, cu aciune opus antibioticelor 1. Parker (1974) caracterizeaz probioticele ca microorganisme i substane care contribuie la realizarea balanei microbiene intestinale. Fuller (1989) a subliniat rolul esenial al celulelor vii din componena probioticelor: supliment nutritiv cu microbi vii ce are ca efect benefic pentru gazd echilibrarea balanei microbiene intestinale 2. Microorganismele cu efect probiotic sunt reprezentate de bacterii (ex. E. coli Nissle, lactobacillus casei Shirota) sau drojdii (saccharomyces boulardii). Probioticele pot fi

1

administrate ca alimente (iaurt), medicamente sau ca suplimente alimentare pentru animale. MECANISMUL DE ACIUNE Iniial utilizarea terapeutic a probioticelor s-a bazat pe date empirice. Nissle (1931) a constatat rolul de protecie fa de boli diareice al preparatelor de E. coli obinute de la indivizi care preau a fi rezisteni fa de aceste afeciuni 3. nc nu este definit o concepie unitar privind mecanismele de aciune celulare i moleculare ale probioticelor. Cel mai frecvent efectele acestora sunt corelate cu influena pozitiv asupra florei microbiene intestinale. Cea mai mare parte a microflorei intestinale normale este anaerob. Numrul germenilor anaerobi crete n sens oroanal. Flora aerob i cea facultativ anaerob reprezint 1-2% din totalul populaiei microbiene. Proporia diferitelor specii microbiene la adult este: bacteroides (27,6%), fusobacterium (8,2%), bifidobacterium (12,2%), eubacterium (28,1%), lactobacillus (2,2%), propionibacterium (2,8%), coci anaerobi (15,1%), clostridium (1,1%), aerobi (1,7%). Germenii aerobi sunt E. coli, streptococi, stafilococi, levuri 4. Funciunea florei microbiene intestinale fiziologice este numai parial cunoscut: meninerea mediului anaerob al colonului prin anaerobii facultativi, barier fa de germenii microbieni strini, neutralizarea toxinelor enterice, stimularea peristaltismului intestinal, reglarea dezvoltrii i funciunii sistemului imun asociat intestinului, furnizare de energie mucoasei colonului 4, 5. Conceptul de influenare a florei microbiene ca mecanism de aciune al probioticelor este dificil de definit. O microflor intestinal aflat n echilibru nu poate fi descris n detaliu. Prin metodele microbiologice convenionale se poate aprecia numai relaia bacterii anaerobe aerobe i cea dintre diferite grupuri bacteriene. Pe de alt parte, compoziia florei bacteriene este variabil, depinznd de vrst, mas corporal i unii factori externi: alimentaie, zona geografic, expunerea la stres. De aici deriv dificultatea de a afirma la un individ ntr-un moment dat o deviere a structurii florei intestinale i de a putea preciza semnificaia modificrii numrului de germeni sau a grupurilor de germeni dup administrarea de probiotice 6. Relaia dintre o modificare a biodiversitii florei intestinale i afeciuni specifice este afirmat uneori n mod arbitrar. Exist boli a cror cauz este modificarea microflorei intestinale infeciile bacteriene intestinale. Au fost evideniate efecte farmacologice ale probioticelor n care flora intestinal nu se modific din punct de vedere calitativ sau cantitativ. n experimentul pe oareci S. boulardii protejeaz fa de tiflita pseudomembranoas indus de infecia cu clostridium difficile. Efectul protector nu s-a realizat prin influenarea florei intestinale (sub tratament numrul c. difficile nu se modific) ci prin neutralizarea toxinelor bacteriene 6. Unele probiotice interacioneaz cu mucoasa intestinal a gazdei. E. coli Nissle 1917 n cocultur cu celule CaCO2 activeaz factorul de transcripie NFkB i induce sinteza de -defensin 2 (HBD-2), un peptid endogen cu efect antibiotic 7. n patogeneza bolii Crohn este pus n discuie un deficit n sinteza de defensin 8. La nivelul celulelor epiteliale i a celulelor imune din intestin exist molecule de recunoatere (de tipul toll-like-receptorilor) pentru structurile bacteriene. Asupra acestor receptori pot aciona probioticele, inducnd n celulele Paneth sinteza de angiogenin, care are efect bactericid asupra germenilor patogeni 5. Lactobacillus plantarum i lactobacillus GG (LGG) pot induce gene pentru sinteza de mucin, cu

2

ameliorarea funciei de barier intestinal 9. Tulpini de lactobacillus i tulpini nepatogene de e. coli inhib producia de TNF n ileonul pacienilor cu boal Crohn 10 . n experimentul animal i la om S. boulardii are efecte trofice asupra intestinului subire, exprimate prin creterea activitii enzimelor marginii n perie enterocitare: lactaza, zaharaza, maltaza, fosfataza alcalin, aminopeptidaza neutr 11, 12. Acest efect se datoreaz probabil stimulrii maturrii enterocitelor de ctre unele poliamine (spermina, spermidina, putrescina) care sunt eliberate prin degradarea drojdiei n timpul pasajului acesteia prin intestin. Administrearea oral de spermin este urmat de creterea activitii acestor enzime 11. EFECTELE CLINICE ALE PROBIOTICELOR Probioticele cel mai frecvent utilizate n studiile clinice au fost lactobacillus rhamnosus GG (LGG), E. coli tulpina Nissle 1917 (Ec N), amestecul bacterian VSL#3 (patru tulpini de lactobacillus: l. casei, l. plantarum, l. acidophilus, l. delbrueckii subsp, trei tulpini de bifidobacteriui: b. longum, b. breve, b. infantis i o tulpin de streptococus salivarius subsp. Thermophilus) i drojdia saccharomyces boulardii (SAB, enterol). Multe dintre afeciunile intestinale care pot fi tratate cu probiotice evolueaz cu alterri ale barierei intestinale (creterea permeabilitii mucoasei). Probioticele ar putea modula n trei moduri integritatea funcional a barierei intestinale: acionnd asupra epiteliului, efect mecanic sau influennd factorul imunologic 5. n clinica pediatric LGG a fost eficient n profilaxia diareilor nosocomiale la copiii mici, mai ales fa de rotavirusuri, cu reducerea riscului de mbolnvire de la 33,3% la 6,7% 13. S. boulardii reduce rata diareei la pacienii nutrii enteral n uniti de terapie intensiv. Lactobacillus spp. asociat cu bifidobacterii precum i S. boulardii sunt eficiente n prevenirea diareei asociate tratamentului cu antibiotice de eradicare n infecia cu helicobacter pylori 14. Probioticele sunt utilizate n profilaxia diareei asociate antibioticelor (AAD). Majoritatea cazurilor de AAD sunt determinate n mod direct sau indirect de modificri ale structurii microflorei intestinale care induc alterri ale metabolismului hidrailor de carbon i ale srurilor biliare. Pe de alt parte, este favorizat proliferarea unor germeni patogeni. Clostridium difficile este implicat n 10-15% din totalul cazurilor de AAD i n majoritatea colitelor pseudomembranoase asociate tratamentului cu antibiotice. Klebsiella oxytoca a fost evideniat ca agent cauzal la cei mai muli pacieni cu colit hemoragic segmentar asociat pencilinei 30. De regul n 20-25% din cazuri apar recidive dup tratamentul AAD cu metronidazol sau vancomicin. n aceste situaii este efectiv asocierea saccharomyces boulardii (2x500 mg/zi) cu vancomicin (4x250 mg/zi) sau cu metronidazol (3x400 mg/zi) 31, 32. Atunci cnd este necesar o nou terapie cu antibiotice se practic profilaxia AAD cu S. boulardii sau cu lactobacillus GG, a crei eficien a fost documentat n trei metaanalize recente 33, 34, 35. O proporie important (4,4%-31,1%) din bolnavii care au prezentat n antecedente gastroenterite acute bacteriene dezvolt simptome ce se ncadreaz n criteriile de diagnostic ale sindromului de colon iritabil 15, 16. n astfel de situaii se impune diagnosticul diferenial cu popularea bacterian intestinal care poate evolua cu simptome asemntoare i cedeaz la tratamentul cu antibiotice 17. n sindromul de

3

colon iritabil postinfecios culturile evideniaz cel mai frecvent specii de campylobacter i sindromul de colon iritabil consecutiv se asociaz cu un numr mare de celule enteroendocrine, limfocite T i o cretere a permeabilitii la nivelul intestinului, posibil pe un teren predispozant genetic 19, 20. La pacienii cu sindrom de colon iritabil dominant cu diaree se evideniaz o flor intestinal srac n coliformi, lactobacili, bifidobacterii i bogat n anaerobi, specii de bacteroides i E. coli 21. Lactobacillus GG reduce semnificativ numrul scaunelor neformate fr a influena meteorismul. Rezultate similare se obin cu streptococus faecium i VSL#3. Dup tratamentul cu VSL#3 crete proporia florei probiotice i se augmenteaz activitatea -galactozidazic (datorat enzimei coninute n bacteriile lactobacillus). Concomitent scade activitatea ureazic. Ureaza catalizeaz hidroliza ureei n amoniac i dioxid de carbon (factori de supravieuire pentru bacteriile patogene), cu potenial agresiv asupra mucoasei intestinale 22, 23. n intestinul iritabil cu predominana constipaiei, dup tratament cu E. coli Nissle 1917 s-a obinut creterea frecvenei scaunelor, modificarea consistenei acestora. Efectul terapeutic este atribuit produciei de acizi grai cu lan scurt, stimulrii metabolismului acizilor biliari i formrii de gaz 24, 25. Flora bacterian n asociere cu factorii genetici i cu cei de mediu joac un rol cert n patogeneza bolilor inflamatorii intestinale cronice. n aceste afeciuni exist o aderen a bacteriilor la epiteliul intestinal. Antigene bacteriene ale florie intestinale pot aciona ca substane trigger pentru sistemul imun intestinal. Are loc o hiperreacie fa de aceste antigene prin care este iniiat procesul inflamator 26, 27. E. coli Nissle 1917 n doza de 200 mg/zi a demonstrat o eficacitate similar mesalazinei n profilaxia recidivelor din rectocolita ulcero-hemoragic. Mecanismul presupus de aciune, n condiiile unor alterri funcionale epiteliale, const n faptul c probioticul, prin aderena sa la mucoasa intestinal, inhib invazia germenilor patogeni 5. O proporie important din bolnavii cu rectocolit ulcero-hemoragic trebuie supui unei proctocolectomii cu montare de pouch. Un risc major postoperator este cel al dezvoltrii unei pouchite cu pusee recidivante sau cu evoluie cronic. VSL#3 este eficient n profilaxia primar a pouchitei i n meninerea remisiunilor dup pouchita recidivant sau cronic. Se administreaz n doza de 9x1011 bacterii/zi. Pentru profilaxia primar a puchitei are de asemenea indicaie LGG, care scade semnificativ riscul pentru aceast complicaie 28, 29. CONCLUZII Studii clinice prospective randomizate au confirmat eficiena probioticelor n profilaxia sau tratamentul unor afeciuni intestinale: diarei infecioase, diareea asociat antibioticelor, intestinul iritabil, bolile inflamatorii cronice intestinale. Mecanismul de aciune al probioticelor este complex i incomplet elucidat: - inhibarea dezvoltrii bacteriilor patogene (secreie de proteine bactericide, stimularea produciei de defensin); - ameliorarea funciei de barier a epiteliului intestinal, blocarea atarii bacteriene sau a invaziei germenilor patogeni (stimularea produciei de mucus i de defensin); - stimularea rspunsului imun (inducia unor citokine, reducerea TNF, activarea celulelor T reglatoare).

4

Viitorul va trebui s aduc rspunsuri la ntrebrile care au rmas privind conceptul de probioz i simbioz, mecanismul de aciune i farmacocinetica probioticelor. Bibliografie1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Lilly DM, Stillwell RH. Probiotics: Growth promoting factors produced by microorganisms. Science 1965; 147: 747-748. Fuller R. Probiotics in man and animals. J Appl Bacteriol 1989; 66: 365-378. Nissle A. Behandlung von Diarrhoen mit apathogenen E. coli. Klin Wochenschr 1931; 13: 1456-1459. Deac M. Implicaii ale florei microbiene n patologia intestinal. Actualitatea medical 1994; 2: 28-29. Bischoff SC, Manns MP. Probiotika, Prbiotika und Synbiotika. Deutsches rzteblatt 2005; 102: 588-595. Holst H, Breves G. Probiotika von der Erfarungsmedizin zum therapeutischen Standard. Z Gastroenterol 2005; 43: 601-606. Schlee M, Wehkamp J, Hander J. Das Probiotikum E. coli Nissle 1917 induziert humanes beta Defensin-2 in Abhndigkeit von NFKB in intestinalen Epithelzellen. Z Gastroenterol 2003; 41: 34 (Abstract). Schmidt M, Fellermann K, Wehmann J. Die Rolle der Defensine in der Pathogenese chronischentzndlicher Darmerkrankungen. Z Gastroenterol 2004; 42: 333-338. Mack DR, Michail S, Wei S, Mc Dougall L, Hollingsworth MA. Probiotics inhibit enteropathogenic E. coli aderence in vitro by inducing intestinal mucin gene expression. Am J Physiol 1999; 276: G941-950. Borruel N, Carol M, Casellas F, Antolin M, de Lara F, Espin E, Naval J, Guarner F, Malagelada JK. Increased mucosal tumour necrosis factor alpha production in Chrons disease can be downregulated ex vivo by probiotic bacteria. Gut 2002; 51: 659-664. Jahn H, Ullrich R, Schneider T. Immunological and trophical effects of Saccharomyces boulardii on the small intestine in healty human volunteers. Digestion 1995; 57: 95-104. Zaouche A, Loukil C, Lagausie P. Effects of oral saccharomyces boulardii on bacterial overgrowth, translocation, and intestinal adaptation after small-bowel resection in rats. Scand J Gastroenterol 2000; 2: 160-165. Szyjewska H, Kotowska M, Mrukowicz JZ, Armanska M, Mikolajczyk W. Efficacy of Lactobacillus GG in prevention on nosocomial diarrhea in infants. J Pediatr 2001; 138: 361-365. DSouza AL, Rajkumar C, Cooke J, Bulpit CJ. Probiotics in prevention of antibiotic associated diarrhoea: meta-analysis. BMJ 2002; 324: 1361. Cremonini F, Di Caro S, Covino M. Effect of different probiotic preparations on antihelicobacter pylori therapy-related side effects: a parallel group, triple blind, placebocontrolled study. Am J gastroenterol 2002; 97: 2744-2749. Gwec KA, Graham JC, Mc Kendrick MW. Psychometric scores and persistence of irritable bowel after infectious diarrhoea. Lancet 1996; 347: 150-153. Neal KR, Hebden J, Spiller R. Prevalence of gastrointestinal symptoms six months after bacterial gastroenteritis and risk factors for development of the irritable bowel syndrome: postal survey of patients. BMJ 1997; 314: 779. Pimentel M, Chow EJ, Liu HC. Eradication of small intestinal bacterial overgrowth reduces symptoms of irritable bowel syndrome. Am J Gastroenterol 2000; 95: 35033506. Parry SD, Stansfield R, Jelley BS. Is irritable bowel syndrome more common in patients presenting with bacterial gastroenteritis? A community-based, case-controll-study. Am J Gastroenterol 2003; 98 (2): 327-331. Spiller RC, Jeukins D, Thornley JP. Increased rectal mucosal enterendocrine cells, T lymphocytes, and increased gut permeability following acute campylobacter enteritis and in post-dysenteric irritable bowel syndrome. Gut 2000; 47: 804-811. Spiller RC. Estimating the inmportance of infection in IBS. Am J Gastroenterol 2003; 98: 238-241. Swidinski A, Khilkin M, Ortner M. Alteration of bacterial concentration in colonic biopsies from patients with irritable bowel syndrome (IBS). Gastroenterology 1999; 116: A1.

8. 9.

10.

11. 12.

13.

14. 15.

16. 17.

18.

19.

20.

21. 22.

5

23. Krammer HJ, Schlieger F, Harder H, Franke A, Singer MV. Probiotika in der Therapie des Reizdarmsyndroms. Z gastroenterol 2005; 43: 467-471. 24. Mllenbrink M, Bruckschen E. Behandlung der chronischen Obstipation mit physiologischen Escherichia-coli-Bacterien. Ergebnisse einer Kleinischen Studie zur Wirksamkeit und Vertrglichkeit der mikrobiologischen Therapie mit dem E-coli Stamm Nissle 1917 (Mutaflor). Medizinische Klinik 1994; 89: 587-593. 25. Bruckschen E, Horosiewicz H. Chronische Obstipation. Vergleich von mikrobiologischer Therapie und Lactulose. MMW 1994; 136: 241-245. 26. Swidsinski A, Ladhoff A, Pernthaler A, Swidsinski S. Mucosal flora in inflammatory bowel disease. Gastroenterology 2002; 122: 44-54. 27. Darfeuille-Michaud A, Neut C, Barnich N. Presence of adherent Escherichia coli strains in ileal mucosa of patients with Chrons disease. Gastroenterology 1998; 115: 14051413. 28. Gionchetti P, Rizzello F, Venturi A. Oral bacteriotherapy as maintenance treatament in patients with chronic pouchitis: a double-blind, placebo-controlled trial. Gastroenterology 2000; 119: 305-309. 29. Gionchetti P, Rizello F, Helwig U. Prophylaxis of pouchitis onset with probiotic therapy: a double-blind, placebo controlled trial. Gastroenterology 2003; 124: 1202-1209. 30. Schrder O, Gerhard R, Stein J. Die Antibiotica-assozierte Diarrh. Z Gastroenterol 2006; 44: 193-204. 31. Bartlett JG. Clinical practice. Antibiotic-associated diarrhea. N Engl J Med 2002; 346: 334-339. 32. Mc Farland LV, Elmer GW, Surawicz CM. Breaking the cycle: treatment strategies for 163 cases of recurrent Clostridium difficile disease. Am J Gastroenterol 2002; 97: 17691775. 33. Cremonini F, Di Caro S, Nista EC. Meta-analysis: the effect of probiotic administration on antibiotic-associated diarrhoea. Aliment Pharmacol Ther 2002; 16: 1461-1467. 34. DSouza AL, Rajkumar C, Cooke J. Probiotics in prevention of antibiotic associated diarrhoea: meta-analysis. BMJ 2002; 324: 1361. 35. Szalewska H, Mrukowicz J. Meta-analysis: non-patogenic yeast Saccharomyces boulardii in the prevention of antibiotic-associated diarrhoea. Aliment Pharmacol Ther 2005; 22: 365-372.

6