CC BY
317
Для корреспонденции
Маркова Юлия Михайловна - младший научный сотрудник
лаборатории биобезопасности и анализа нутримикробиома
ФГБУ «НИИ питания» РАМН
Адрес: 109240, г. Москва, Устьинский проезд, д. 2/14
Телефон: (495) 698-53-83
E-mail: [email protected]
Ю.М. Маркова, С.А. Шевелёва
Пробиотики как функциональные пищевые продукты: производство и подходы к оценке эффективности
#
Probiotics as functional foods: production and approaches to evaluating of the effectiveness
Yu.M. Markova, S.A. Sheveleva
ФГБУ «НИИ питания» РАМН, Москва
Institute of Nutrition of Russian Academy of Medical Sciences, Moscow
В обзоре рассмотрены вопросы обогащения пищевых продуктов и создания функциональных пищевых продуктов (ФПП) и биологически активных добавок к пище на основе пробиотиков, освещены подходы к регулированию рынка пробиотических пищевых продуктов в различных странах. Акцентирован статус функциональных продуктов для оптимизации работы кишечника как самостоятельной категории ФПП. С учетом штаммоспецифичности пробиотического эффекта охарактеризованы минимальные критерии, применяемые для пробиотиков в пищевых продуктах, которые заключаются: 1) в необходимости идентификации на 3 уровнях (род, вид, штамм) с использованием высокоразрешающих методов; 2) жизнеспособности и присутствии в достаточном количестве в продукте к концу срока годности; 3) доказанности функциональных характеристик, присущих штаммам-пробиотикам, в контролируемых экспериментах. Рассмотрены аспекты рекомендованной ФАО/ВОЗ 3-уровневой процедуры оценки функциональной эффективности ФПП (фаза I - оценка безопасности в опытах in vitro и in vivo, фаза II - оценка эффективности в двойном слепом рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании (ДСРПКИ) и фаза III - пострегистрационный мониторинг). Отмечено, что наряду с возможностью получать статистически значимые результаты оценки, имеют место практические трудности проведения ДСРПКИ (длительность, затратность, сложность выбора целевых биомаркеров и популяций). Освещена информация о перспективном подходе для оценки функциональной эффективности ФПП, которым является концепция нутригеномики, возникшая на стыке диетологии и генетики. Она изучает взаимосвязь питания человека с характеристиками его генома для определения влияния пищи на экспрессию генов и, в итоге, на здоровье человека. Нутригеномные подходы являются перспективными для решения вопросов как индивидуальной, так и популяционной оценки влияния пробиотиков на здоровых людей. Предложено для данных целей сделать акцент на нутригеномном ответе самого микробного сообщества кишечника
4
Ю.М. Маркова, С.А. Шевелёва
и отдельных его популяций (в этом плане весьма информативной может быть популяция лактобактерий).
Ключевые слова: функциональные пищевые продукты, пробиотики, оценка функциональной эффективности пробиоти-ков, требования к штаммам-пробиотикам, нутри-геномный подход
This review concerns the issues of food fortifications and the creation of functional foods (FF) and food supplements based on probiotics and covers an issue of approaches to the regulation of probiotic food products in various countries. The status of functional foods, optimizing GIT functions, as a separate category of FF is emphasized. Considering the strain-specificity effect of probiotics, the minimum criteria used for probiotics in food products are: 1) the need to identify a probiotics at genus, species, and strain levels, using the high-resolution techniques, 2) the viability and the presence of a sufficient amount of the probiotic in product at the end of shelf life, 3) the proof of functional characteristics inherent to probiotic strains, in the controlled experiments. The recommended by FAO/WHO three-stage evaluation procedure of functional efficiency of FF includes: Phase I - safety assessment in in vitro and in vivo experiments, Phase II - Evaluation in the Double-Blind, Randomized, Placebo-Controlled trial (DBRPC) and Phase III - Post-approval monitoring. It is noted that along with the ability to obtain statistically significant results of the evaluation, there are practical difficulties of conducting DBRPC (duration, costs, difficulties in selection of target biomarkers and populations). The promising approach for assessing the functional efficacy of FF is the concept of nutrigenomics. It examines the link between the human diet and the characteristics of his genome to determine the influence of food on the expression of genes and, ultimately, to human health. Nutrigenomic approaches are promising to assess the impact of probiotics in healthy people. The focusing on the nutrigenomic response of intestinal microbial community and its individual populations (in this regard the lactobacilli can be very informative) was proposed.
Key words: functional foods, probiotics, functional assessment of the effectiveness of probiotics, requirements for probiotic strains, nutrigenomics
Резкое увеличение техногенной и антропогенной нагрузки на окружающую среду в последнее столетие обусловило снижение устойчивости человека к различным заболеваниям. Наряду с этим произошли значимые изменения в образе жизни и характере трудовой деятельности, структуре питания населения, в целом характеризующиеся повышенной энергетической ценностью рационов при снижении энерготрат организма, дисбалансом незаменимых нутриентов, дефицитом витаминов, ряда макро- и микроэлементов, минорных биологически активных веществ пищи. В связи с этим стала активно развиваться концепция оптимального здорового питания, направленного на максимальное удовлетворение индивидуальных потребностей организма в энергетических, пластических, регуляторных и иных биологически активных соединениях и компонентах пищи, необходимых для нормального протекания физиологических процессов, поддержания здоровья
и предотвращения возможности развития острых и хронических заболеваний [5, 14, 17]. Соответственно резко возрос спрос на разработку и производство обогащенных незаменимыми факторами пищевых продуктов и функциональной пищи [7].
В России создание обогащенных продуктов началось с 1940-х гг. К настоящему времени известен ряд его вариантов: обогащение (добавление к исходной продукции эссенциальных нутриентов и биологически активных веществ, отсутствовавших изначально), нутрификация (увеличение пищевой ценности продукта), восстановление (добавление эссенциальных нутриентов для восстановления их потерь в процессе производства, хранения и использования), фортификация и стандартизация (обогащение недостающими эссенциальными нутриентами до уровня, превышающего их естественное содержание в продукте, или доведение до единого уровня содержания в однотипной продукции), сапплементация (допол-
#
нительный прием различных микронутриентов в форме таблеток, капсул, сиропов для восполнения их недостаточного поступления с пищевым рационом или достижения дополнительного положительного эффекта) [16].
Пробиотики как вид функциональных пищевых продуктов
Близкими к обогащенным пищевым продуктам по технологии создания являются функциональные пищевые продукты (ФПП). В отличие от обогащенных пищевых продуктов ФПП - это новая категория пищи, которая не только восполняет дефицит поступления определенных нутриентов за счет наличия в своем составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [12], основным требованием к ФПП является наличие у них доказанных положительных эффектов на одну или несколько функций организма человека и способности снижать риск развития заболеваний, связанных с питанием, поддерживать и улучшать здоровье, хорошее самочувствие, притом что они отвечают основному предназначению пищи -обеспечивать пластические и энергетические потребности организма [9].
Среди ФПП особое место занимают пробиоти-ческие и пребиотические продукты. В их состав входят живые микроорганизмы или непере-вариваемые пищеварительными ферментами макроорганизма вещества (но доступные ферментам микробиоты), которые способны модифицировать индигенную микробиоту кишечника. Про-и пребиотики не проникают во внутреннюю среду организма, не являются в полной мере структурными и композиционными эквивалентами своих природных эндогенных организму аналогов и не имеют установленных размеров физиологической суточной потребности. Рекомендуемые уровни их потребления с пищей основаны исключительно на функциональном эффекте, поэтому данный класс нутриентов изначально может расцениваться только как функциональный.
Термин «функциональное питание» впервые появился в Японии, где в 1980-х гг. сформировалась концепция пищевых продуктов, полезных для потребителей с медицинской точки зрения. Символично, что практика их создания была начата именно с добавления про- и пребио-тиков - бифидобактерий, молочнокислых бактерий, олигосахаридов и, позже, пищевых волокон и ю-3 полиненасыщенных жирных кислот. В 1991 г. этот вид продукции получил правовой статус и обозначение FOSHU (food for specified health uses) -продукты, предназначенные для оздоровления. Обязательным условием для получения статуса FOSHU являются доказательства наличия оздо-
ровительного эффекта, полученные с помощью научных методов.
В Европе концепцию функционального питания и создание функциональных продуктов стали активно продвигать в конце 1990-х гг. Вначале работа по дефинициям и регламентации требований к таким продуктам проводилась под эгидой Международного института наук о жизни (ILSI), который объединил участие научных и крупных производственных организаций. В результате были созданы понятия «целевая функция» (target function) и «заявление о пользе» (health claim) ФПП. Под целевой функцией подразумевают эффект ФПП на определенный орган или систему организма человека (например, продукты с добавлением пищевых волокон должны оказывать выраженный эффект на моторно-эвакуационную функцию кишечника), под заявлением о пользе - маркировку изготовителем такого продукта, информирующую о наличии у него научно подтвержденных функциональных свойств (способности снижать риск развития алиментарных заболеваний, предотвращать или восполнять имеющийся в организме человека дефицит пищевых веществ и т.д.) [26]. Итогом работы стал Регламент Европейского парламента и совета № 1924/2006 от 20.12.2006, касающийся заявлений о пищевой ценности и полезности для здоровья, указываемых на этикетках пищевых продуктов, и устанавливающий правила и условия использования таких заявлений. Европейские подходы оказали влияние на развитие отрасли ФПП и были взяты за основу во многих странах, в том числе в России.
В США ФПП не выделены в отдельный класс, но Управление по надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) определяет 4 категории пищи: обычные пищевые продукты (составляющие самую большую категорию, включая продовольственные товары и напитки, не попадающие в другие 3 категории), пищевые продукты для специального диетического использования, продукты лечебного питания и биологически активные добавки к пище. ФПП могут быть отнесены к любой из этих категорий в зависимости от предполагаемого использования. В настоящее время многие производители позиционируют их в категории продуктов лечебного питания, предназначенных для потребления или применения исключительно под контролем врача для диетотерапии конкретных заболеваний или состояний, при которых характерные пищевые потребности организма человека установлены на основе общепризнанных научных методов [43].
В России в настоящее время рынок функциональной пищи находится в стадии формирования, хотя для категории пробиотических продуктов еще в 2001 г. в СанПиН 2.3.2.1078-01 [15] были установлены определение и минимальные уровни содер-
6
Ю.М. Маркова, С.А. Шевелёва
жания микроорганизмов-пробиотиков. С 2005 г. поступательно создается нормативно-правовая база, и на сегодня в этой области действует 8 национальных стандартов, которые распространяются на термины и определения, идентификацию, классификацию ФПП и ингредиентов, а также на методы определения в них ряда нут-риентов (растворимых и нерастворимых пищевых волокон, каротиноидов, витаминов А, E, D3). Так, в ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения» включены понятия пробиотическо-го функционального пищевого продукта, содержащего живые микроорганизмы, благоприятно воздействующие на человека через нормализацию микробиоты пищеварительного тракта, и пробио-тика как функционального пищевого ингредиента. В 2015 г. вступит в силу ГОСТ Р 55577-2013 «Продукты пищевые функциональные. Информация об отличительных признаках и эффективности», распространяющийся на оценку сведений о пищевой ценности и эффективности ФПП и функциональных пищевых ингредиентов, используемых при маркировке или в рекламе данной пищевой продукции.
В то же время практически повсеместно одним из нерешенных вопросов остается отсутствие четких границ между функциональными и специализированными пищевыми продуктами, поскольку даже в научной литературе нет единого понимания профилактики и снижения риска заболеваний [40], что может тормозить развитие всего направления. Так, все пробиотические продукты, присутствующие на рынке в Российской Федерации и Таможенном союзе и не подпадающие под категорию специализированных, квалифицированы только как источники пробиотиков или как биопродукты (разновидность кисломолочных продуктов), без указания на этикетке какого-либо определенного эффекта.
В Японии пробиотические пищевые продукты, содержащие >1х107 КОЕ живых пробиотических микроорганизмов в 1 г или 1 мл, также могут использоваться без заявлений о лечебных или иных свойствах [43]. Для того чтобы сделать заявление об эффективности такого продукта и признать его в качестве FOSHU, необходимо получить специальное разрешение от Министерства здравоохранения и социального обеспечения (Ministry of Health and Welfare) [23].
В европейских странах на пробиотические пищевые продукты распространяются директивы и регламенты по пищевым продуктам (регламент 178/2002/EC; директива 2000/13/ЕС). Необходимо, чтобы все заявления о пользе пробиотических пищевых продуктов и добавок были научно оценены Европейским ведомством по безопасности пищевых продуктов (European Food Safety Autho-
rity, EFSA) до начала их использования в странах Европейского союза. Соответственно заявления о пищевой ценности и заявления о пользе продуктов питания регулируются в соответствии с Регламентом ЕС № 1924/2006 [42].
В США пробиотики могут быть отнесены практически к каждой из 4 упомянутых выше категорий пищевой продукции, регулируемой FDA, следовательно, контроль за ними проводится в зависимости от того, в какую из существующих категорий они попадают: пищевая продукция (продукты для массового потребления, продукты лечебного питания, пищевые продукты для специального диетического использования, биологически активные добавки к пище), а также лекарственные средства и биопрепараты [31].
Во многих странах различие между продуктами на основе одних и тех же биологически активных компонентов зависит от того, как они используются. Согласно большинству действующих нормативных актов, для лечения или профилактики заболеваний предназначаются лекарственные средства и диетические лечебные продукты, тогда как ФПП служат для поддержания нормальных функций организма или для снижения риска заболеваний у здорового населения [40].
В самостоятельную категорию среди них выделяют продукты для оптимизации работы кишечника. Данный орган является очевидной мишенью для функциональных продуктов, поскольку он и ассоциированные с ним структуры (лимфоидная ткань, симбионтная флора) не только взаимодействуют с пищей, но и осуществляют в организме наряду с пищеварительной также иммунную, выделительную и другие функции [30]. Они во многом осуществляются или опосредованы экстракорпоральным органом - кишечной микробио-той. Сегодня получено достаточно доказательств в том, что микробиота:
- обеспечивает колонизационную резистентность, предотвращая заселение желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) патогенными микробами;
- как определяющий антигенный фактор способствует формированию местного мукозального и системного иммунитета, иммунологической толерантности к пищевым антигенам;
- утилизирует не абсорбированные в тонкой кишке питательные субстраты, регулируя расход и запасание энергии;
- участвует в регуляции моторики;
- осуществляет эндогенный синтез de novo витаминов группы В, витамина К, биологически активных и гормоноподобных веществ, регуля-торно воздействующих на внутренние органы и центральную нервную систему;
- регулирует обмен холестерина в процессе энте-рогепатической циркуляции, метаболизм окса-латов, всасывание кальция и других ионов;
7
#
- защищает слизистую кишечника и другие органы от воздействия повреждающих факторов, утилизируя и метаболизируя токсины,ксенобиотики, проканцерогены [11].
Поэтому очевидно, что пре- и пробиотики, способные изменять состав и метаболическую активность кишечной микробиоты, при успешном подборе могут реализовать свое действие в каждой из перечисленных функций, оптимизируя их протекание у здоровых людей. Актуальность этой задачи подтверждает высокая частота дисбиоти-ческих нарушений кишечного микробиоценоза, относящихся к одной из наиболее распространенных причин дезадаптации организма у людей всех возрастов [18, 20].
Исследования последних лет с применением новых технологий геномного анализа также демонстрируют взаимосвязь нарушений кишечной микробиоты и патогенеза ожирения, пищевой аллергии, синдрома раздраженного кишечника, доказательством чего служит положительное влияние пробиотиков и некоторых пребиотиков при этих патологиях [37]. Более того, практически у 90% больных сердечно-сосудистыми заболеваниями найдена корреляция сдвигов в системном воспалительном ответе с избыточным бактериальным ростом в кишечнике и транслокацией грамотрицательной флоры. Поэтому использование пробиотиков и пребиотиков сегодня можно признать одним из наиболее перспективных направлений в функциональном питании для коррекции дисбиозов симбионтной флоры ЖКТ и для снижения риска развития наиболее распространенных алиментарно-зависимых заболеваний человека. Но эта цель может быть достигнута только при условии получения надежных доказательств эффективности конкретных про-биотических продуктов, базирующихся на адекватной и стандартизованной должным образом методологии [21].
Принципы оценки штаммов пробиотических микроорганизмов
Для пробиотических микроорганизмов существует целый ряд дефиниций, в целом сводящихся к понятию о живых микробных культурах, обеспечивающих пользу для здоровья при регулярном потреблении с пищей в достаточных количествах [24]. В основном к таким культурам относят представителей защитной симбионтной флоры кишечника здоровых людей, которые не содержат в своих геномах детерминируемых факторов пато-генности (главным образом рода Bifidobacterium, отдельные штаммы родов Lactobacillus, Propionibacterium). Среди специалистов достигнут консенсус в требованиях к штаммам, отбираемым
для использования в пробиотических продуктах. Так, минимальными критериями здесь является то, что пробиотик должен быть: 1) идентифицирован на 3 уровнях: род, вид, штамм; 2) живым и присутствовать в достаточном количестве в продукте к концу срока годности; 3) обладать функциональными характеристиками, присущими штаммам-пробиотикам (например, устойчивость к кислотности желудка и желчи, антагонизм в отношении патогенных микроорганизмов, способность снижать адгезию патогенов к слизистой кишечника и др.), - наличие которых доказано в контролируемых экспериментах in vitro и исследованиях in vivo, ex vivo.
Значимость этих критериев объясняется штам-моспецифичностью пробиотического эффекта. В свою очередь она зависит от наличия у конкретных микроорганизмов генетических детерминант, кодирующих выработку факторов, за счет которых данный эффект осуществляется. Например, у штамма Bifidobacterium longum BB536 в геномной ДНК был найден иммуностимулирующий олигодезоксинуклеотид BL07, стимулирующий пролиферацию В-лимфоцитов и индуцирующий выработку интерлейкина-12 в макрофаг-подобных J774.1 клетках [44], а у Lactobacillus casei Shirota -кластер генов, принимающих участие в биосинтезе высокомолекулярного полисахарида, который проявляет иммуномодулирующую функцию в кишечнике [47].
Поэтому совершенно очевидно, что экстраполировать результаты, полученные с одним про-биотическим штаммом, на другие штаммы этого вида нельзя, а также нельзя расширять благоприятное воздействие штамма в определенной области здоровья на другие преимущества. Конкретный эффект может быть приписан только определенному штамму или ассоциации штаммов, при этом обязательно учитывается влияние пищевой матрицы на экспрессию (выраженность) этих свойств [3, 20].
В связи с этим главным вопросом обеспечения и контроля подлинности пробиотиков является точность их идентификации на уровне штамма. Для этого еще в 2002 г. ФАО/ВОЗ были разработаны рекомендации по оценке пробиотиков в пищевых продуктах, согласно которым пробио-тические штаммы должны быть идентифицированы с использованием высокоразрешающих методов, основанных на международно принятых воспроизводимых технологиях молекулярного анализа (ДНК-ДНК-гибридизация, пульс-электрофорез хромосомной ДНК, полимеразная цепная реакция с произвольными праймерами), названы в соответствии с принятым современным каталогом бактериальной номенклатуры и задепониро-ваны в национальных коллекциях культур международного уровня [21, 28].
8
Ю.М. Маркова, С.А. Шевелёва
С целью обеспечения единого подхода к оценке качества и безопасности штаммов пробиотичес-ких микроорганизмов и гармонизации нормативной базы, регулирующей оборот выработанной с их использованием продукции, эти положения включены в утвержденные в 2010 г. в России МУ 2.3.2.2789-10 [13].
Оценка функциональной эффективности пробиотических продуктов
Сегодня международное сообщество постулирует указанные ниже условия оценки эффективности пробиотических продуктов перед принятием решения о маркировке и допуска на рынок.
1. Для продуктов, содержащих штаммы про-биотических микроорганизмов, должна иметься документация, подтверждающая положительные эффекты для здоровья в исследованиях у людей.
2. Обзорные статьи или результаты исследований специфических пробиотических штаммов не могут использоваться как доказательство эффективности неисследованных штаммов того же таксономического вида.
3. Исследования, показавшие эффективность штамма в определенной дозе, не могут служить доказательством его эффективности в меньшей дозе [39].
Соответственно продукты и биологически активные добавки к пище, содержащие потенциально полезные культуры микроорганизмов, эффективность которых не доказана в исследованиях у человека, не могут называться пробиотиками [3, 20, 21].
Базовой процедурой оценки эффективности пробиотических продуктов является 3-уровневый алгоритм, рекомендованный ФАО/ВОЗ в 2002 г., принятый странами - членами этой организации [24, 37, 40]. В I фазе продукт, в состав которого включены штаммы, идентифицированные и охарактеризованные на наличие пробиотических свойств в опытах in vitro, in vivo, ex vivo (соответственно результатам отбора штаммов отвечающие описанным выше критериям для пробиотических штаммов), должен быть подвергнут доклиническим исследованиям, окончательно подтверждающим безопасность для потребителей: выявлению побочных эффектов, непереносимости, установлению максимальных доз и длительности приема. Самым распространенным для этого способом являются эксперименты с кормлением лабораторных животных. Используются также различные модели in vitro, например хемостаты или SHIME-
реакторы*, позволяющие изучать воздействие пробиотиков в условиях, имитирующих процесс пищеварения в ЖКТ и взаимодействие с эндогенной флорой. Создано множество подобных моделей: от простых культуральных смесей при различных значениях рН, с перемешиванием или без него, до многоступенчатых непрерывных управляемых компьютером реакторов [10, 29, 32]. Если испытуемый пробиотик не имеет истории безопасного потребления, на данном этапе также должна проводиться оценка продукта, в состав которого он включен, в стационарных условиях на ограниченных группах добровольцев.
Однако полученные в I фазе испытаний результаты не могут быть экстраполированы на человека, а тем более на популяцию населения в целом. Поэтому окончательное решение о функциональной эффективности пробиотика принимается во II фазе процедуры, где оценивается специфический ожидаемый эффект в клинических исследованиях, проводимых по принципам двойного слепого рандомизированного плацебо-контроли-руемого исследования (ДСРПКИ) и доказательной медицины, причем как минимум в 2 независимых клиниках. Сегодня в мире известно о 700 ДСРПКИ с пробиотиками [40]. Но их результаты далеко не во всех случаях свидетельствуют о доказанности эффекта, хотя причины этого не всегда связаны с неэффективностью пробиотиков как таковых. Во многом они зависят от субъективных обстоятельств (большие вариации в оценке целевого эффекта, неадекватность целевых популяций и введение недостаточных для эффекта доз, отсутствие групп сравнения, получающих инакти-вированные пробиотики, отсутствие мониторинга продукта в процессе испытаний, использование неадекватных биомаркеров). Конечно, это характеризует ДСРПКИ как сложный для исполнения подход и в организационно-методическом плане, и по интерпретации результатов. Примеров надлежаще доказанных специфических функциональных эффектов и адекватно подобранных критериев оценки эффективности пробиотиков сегодня мало. Одним из них является комплекс работ по Lactobacillus rhamnosus GG (LGG). На сегодня известно 475 научных публикаций, посвященных LGG, в том числе по секвенированию генома штамма, 10 - клиническим испытаниям содержащих LGG продуктов, из них 9 - с положительным эффектом при лечении водянистой диареи [2]. Однако лечение - это прерогатива продуктов лечебного питания.
Принимая во внимание указанные проблемы, ILSI, ISAPP**, ESPGHAN*** и другие сообщест-
* SHIME - the Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem.
** ISAPP - International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics.
*** ESPGHAN - European Scientific Committee on Pediatric Gastroenterology, Hepatology, Allergology and Nutrition.
ва специалистов формулируют рекомендации по совершенствованию методологии получения доказательств пользы пробиотиков [25, 37, 39]. Основными среди них являются четкая структуризация II этапа и выделение конкретного целевого уровня воздействия пробиотика на организм, в зависимости от которого в ДСРПКИ должны выбираться и изучаться наиболее специфичные, а главное -научно признанные критерии его ответа (биомаркеры):
1 - функция кишечника и состав микрофлоры (время кишечного транзита, уровень бифидофло-ры и др.);
2 - локальный иммунитет (структура кишечной стенки, продукция цитокинов, морфология и количество лимфоцитов и т.д.);
3 - системный иммунный ответ (гуморальные антитела, заболеваемость), печень, нервная система.
В связи с тем, что такие высокобюджетные испытания пробиотиков, как ДСРПКИ, доступны в основном крупным производителям, все чаще высказывается мнение о необходимости их независимого статуса и финансирования государственными органами [25].
III фаза оценки пробиотиков по ФАО/ВОЗ - пострегистрационный мониторинг выпускающихся продуктов в долгосрочных наблюдениях со сбором сведений на популяционном уровне о побочных реакциях и заболеваниях, связанных с этими продуктами, а также о негативных эффектах на какие-либо физиологические константы организма, которые при исследованиях в краткие сроки остаются в пределах физиологических уровней, но механизм таких эффектов на сегодняшний день не ясен. Конкретных примеров об этом в литературе пока нет.
Пути совершенствования подходов к доказательству эффективности пробиотиков
Следует признать, что результаты оценки эффективности пробиотиков и пребиотиков в отвечающих требованиям GCP* и правильно организованных ДСРПКИ действительно могут быть убедительным доказательством для потребителя, но не служат быстрому внедрению и удешевлению содержащих их функциональных продуктов. Повсеместно изготовители из-за экономии средств и долгосрочности контролируемых клинических испытаний стремятся ограничиться I фазой оценки продукта и выносят на этикетку информацию о наличии в его составе про-
биотических культур, обладающих не реальным, а потенциальными эффектом. Это дезориентирует потребителя и, по сути, не позволяет квалифицировать продукты как функциональные, в результате их число на рынке исчисляется единицами. Так, в Регламенте ЕС № 432/2012 от 16.05.12 в перечне из 224 нутриентов и пищевых продуктов, для которых получено разрешение EFSA на указание функционального эффекта в этикетке, лишь 1 является продуктом микробного происхождения (живая йогуртная культура), эффект которой (при содержании в йогурте в количестве не менее 108 КОЕ/г) заключается в улучшении переваривания лактозы у лиц с лактазным дефицитом.
Такое положение для пищевой продукции, безопасность которой однозначно подтверждена (в отличие от лекарств, где вероятные риски здоровью на этапе оценки безопасности могут быть выявлены не до конца), неоправданно и обусловливает целесообразность дополнительных путей оценки эффективности. Так, повышение достоверности результатов изучения эффективности начиная с I фазы может быть обеспечено стандартизацией процедур и применением надлежащих практик (вСР, GLP**) [9]. Весьма целесообразна систематизация эффектов воздействия функциональных продуктов на организм и разработка методов их определения, например эффекта избирательной стимуляции роста бифидобактерий в кишечнике и его корреляции с уровнем здоровья человека.
В этом плане принятие ГОСТ Р 54059-2010 «Продукты пищевые функциональные. Ингредиенты пищевые функциональные. Классификация и общие требования» можно считать прогрессом в развитии нормативной базы для ФПП. Однако приведенные в нем кодированные обозначения функциональных пищевых ингредиентов по сути являются классами потенциальных медико-биологических эффектов, обусловливаемых этими ингредиентами. Поскольку стандарт не содержит ссылок на условия, при которых эти эффекты могут быть реализованы, а также на процедуры получения доказательств эффективности, в таком виде на практике он неприменим и, на наш взгляд, нуждается в изменении.
Многие авторы сегодня видят основной путь совершенствования и ускорения методологии доказательности в индивидуализации оценки эффекта на базе современных молекулярных, нанотехнологических и иммунологических средств [4, 27, 39]. В свою очередь это приведет к возникновению нового уровня понимания того, как функ-
* Good Clinical Practice - надлежащая клиническая практика. ** Good Laboratory Practice - надлежащая лабораторная практика.
10
Ю.М. Маркова, С.А. Шевелёва
ционирует организм человека с его микробными сообществами и как такое взаимодействие может модулироваться на благо хозяина.
Состояние рынка пробиотических продуктов и перспективы оценки их эффективности
Хотя сомнений в безопасности пробиотиков, поступающих с пищей, для здоровья людей нет и существует обширный массив данных о положительных эффектах при использовании в клинике, тем не менее отсутствует достаточное количество доказательств их пользы для здоровых потребителей. Особенно это касается таких часто декларируемых функций, как деградация холестерина и профилактика атеросклероза, редукция ато-пических процессов и профилактика аллергии, антиканцерогенное действие, предотвращение инфекций ЖКТ и хеликобактериоза [39]. Не сняты вопросы, связанные с потенциальным риском отдаленных проблем из-за возможной модификации индигенной флоры ЖКТ под влиянием длительного употребления пробиотиков. Специалисты признают, что для их решения необходимы многофакторные исследования и четкое понимание механизмов подобных эффектов пробиотиков, которое пока еще не достигнуто [35].
Несмотря на эти нерешенные вопросы, индустрия наращивает темпы производства пробиотиков в качестве продуктов здорового питания, так как это становится экономически выгодным. Созданы сотни разновидностей продуктов и биологически активных добавок на основе моноштаммов, их смесей друг с другом и с заквасочными культурами, пробиотических метаболитов, с олиго-и полисахаридами, витаминами, микроэлементами, нуклеотидами. Вырос спектр предлагаемых штаммов-продуцентов из числа уже известных видов или ранее не использовавшихся для проби-отических целей (Propionibacteria spp., Streptococcus thermophilus). Некоторые из них (Bifidobacterium animalis, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus casei), в отличие от широко апробированных штаммов, выделенных из организма человека, происходят из качественно новых источников (пищевые продукты, животные). Ряд штаммов (например, Lactobacillus rhamnosus GG) не имеют обязательных для фармакопейных пробиотиков свойств, например способности адгезироваться к энтеро-цитам и колонизировать ЖКТ [8].
В 2010 г., по оценкам экспертов, мировой рынок пробиотиков составил 21,6 млрд долл. США (из них на пищевые продукты и добавки приходится 19,6), в 2011 г. - 24,23 млрд долл. [44]. Ожидается, что среднегодовой темп роста мирового рынка составит 7,6% и к 2015 г. достигнет 31,1 млрд долл. (на долю пищевых продуктов и добавок будет при-
ходиться 28,1), а к 2018 г. - 44,9 млрд долл. [38]. По данным на 2010 г., на Азиатско-Тихоокеанский регион приходилось 36,7% рынка пробиотических продуктов, на Европу - 34,2% рынка, на Северную Америку - 14,2%, доля остальных стран составила 14,9% [45].
К наиболее распространенным типам пищевых продуктов, обогащенных пробиотическими микроорганизмами, относят биойогурты (в 2009 г. они составляли 35% от общего объема производства пробиотических пищевых продуктов), биокефир (11,3%), другие сквашенные напитки и смузи (35,4%), сыры (6,0%) [22].
Согласно российской статистической информации, пробиотические кисломолочные продукты составляют около 10% от совокупного объема производства кисломолочных продуктов [1].
При этом маркетинг большинства пробиотичес-ких пищевых продуктов ориентирован на здоровых взрослых людей, которых с помощью рекламы убеждают в том, что регулярный прием пробиоти-ков будет способствовать поддержанию здоровья, предотвращать или уменьшать риск развития хронических заболеваний ЖКТ, дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Это побуждает многих людей постоянно употреблять продукты с проби-отиками. Однако нет точного критерия здоровья, и нет исследований, подтверждающих, что их долгосрочный прием помогает поддерживать здоровье. Кроме того, не существует количественных показателей воздействия пробиотиков на иммунную систему здоровых лиц [41]. Наоборот, известно, что употребление пробиотиков не приводит к их длительной колонизации и повышению выживаемости в организме, так как они быстро элиминируются из пищеварительного тракта после прекращения потребления продукта. Причины этого явления связывают с чужеродностью для человека микроорганизмов, входящих в состав пробиоти-ческих продуктов, их антагонизмом с резидентной микробиотой, а также высокой видовой, индивидуальной и анатомической специфичностью автохтонной флоры макроорганизма [6, 19].
В связи с вышесказанным для подтверждения заявлений о пользе регулярного потребления про-биотических продуктов здоровыми людьми необходимы хорошо продуманные научные исследования и подходы, позволяющие оценить механизмы влияния пробиотиков на функционирование организма в целом, его органов и систем, в том числе их ответы на клеточном уровне, полученные наиболее современными методами, способными отслеживать самые тонкие механизмы этого взаимодействия.
В настоящее время большой интерес представляет концепция нутригеномики, возникшая на стыке диетологии и генетики. Она изучает взаимосвязь питания человека с характеристиками
11
его генома для определения влияния пищи на экспрессию генов и, в итоге, на здоровье человека [4]. Подход, названный расширенной нутригеноми-кой, исследует взаимодействия между 3 геномами: геномом пищи, геномом человека и геномом кишечной микробиоты, являющейся местом контакта двух предыдущих. Следует указать, что при таком подходе термин «геномика» понимают в его широком смысле - как исследование геномов (состава и последовательностей ДНК), про-теомов (состава и последовательностей белков), транскриптомов (состава и последовательностей РНК) и метаболомов (состава метаболитов), а не только как изучение ДНК и РНК [33].
Одним из главных инструментов нутригеномики является транскриптомика, которая в реальном времени способна показать влияние различных факторов, в том числе пищевых, на синтез белков. Транскриптомный подход с использованием кДНК или технологии олигонуклеотидных чипов (тюгоаггау) позволяет анализировать экспрессию гена в биологическом образце в данный момент времени в конкретных условиях [36]. Близкой по технологии исполнения является пробиогеноми-ка, которая изучает генетические детерминанты и молекулярные основы, участвующие в эффекте пробиотиков на здоровье [46]. Для понимания роли пробиотиков и кишечной микробиоты, а также взаимодействий между микробиотой и организмом необходимо согласование информации пробиогеномики с данными об экспрессии генов организма в кишечнике [33].
Нутригеномные подходы являются перспективными для решения упомянутых выше вопросов как индивидуальной, так и популяционной
оценки влияния пробиотиков на здоровых людей. Нам представляется целесообразным для данных целей сделать акцент на нутригеномном ответе самого микробного сообщества кишечника и отдельных его популяций. В этом плане весьма информативным может быть изучение популяции лактобактерий, которая у людей всех возрастов играет наиболее значимую роль в обеспечении барьерной функции кишечного эпителия, выработке антимикробных продуктов, колонизационной резистентности против патогенов в кишечнике и других биотопах организма, индукции клеточного локального иммунитета, взаимодействии с имму-ноцитами и другими клеточными структурами слизистой, ферментативной конформации пищевых антигенов в просвете кишки [34]. Учитывая уникальность толл-подобных клеточных рецепторов слизистой, распознающих микробные структуры, изучение нутригеномной реакции лактобактерий в содержимом кишечника, подобно реакции самих энтероцитов, позволит получать персонализированную оценку влияния пробиотиков и пребиоти-ков на организм, значимым преимуществом которой может являться отсутствие инвазивности.
На I этапе исследования в этом направлении могут базироваться на оценке экспрессии определенных кодируемых факторов, обусловливающих защитный эффект, например генов бактериоци-нов, ферментов класса оксидаз.
Таким образом, востребованность и доверие к функциональным продуктам, а следовательно, дальнейшее развитие их производства, будут расти в том случае, если убеждения в их пользе будут строиться на конкретных примерах научно доказанной эффективности.
Сведения об авторах
Маркова Юлия Михайловна - младший научный сотрудник лаборатории биобезопасности и анализа нутримикробиома ФГБУ «НИИ питания» РАМН (Москва) E-mail: [email protected]
Шевелёва Светлана Анатольевна - доктор медицинских наук, заведующая лабораторией биобезопасности и анализа нутримикробиома ФГБУ «НИИ питания» РАМН (Москва) E-mail: [email protected]
Литература
1. Анализ Российского рынка пробиотиков, демо-версия. Московская область, г. Черноголовка, август 2010. http:// www.megaresearch.ru/files/demo_file/6068.pdf
2. Андреева И.В. Современные доказательные данные эффективности применения Lactobacillus rhamnosus GG и Bifidobacterium lactis Bb-12 в педиатрической практике // Вопр. соврем. педиатрии. - 2011. - Т. 10, № 1. -С. 50-57.
12
3. Андреева И.В., Стецюк О.У. О штаммоспецифичности пробиотиков // Клин. микробиол. и антимикроб. химиотер. -2010. - Т. 12, № 3. - С. 253-254.
4. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В. и др. Генетические подходы к персонализации питания // Вопр. питания. - 2012. - Т. 81, №. 6. - С. 4-11.
5. Волгарев М.Н. О нормах физиологических потребностей человека в пищевых веществах и энергии: рет-
Ю.М. Маркова, С.А. Шевелёва
роспективный анализ и перспективы развития // Вопр. питания. - 2000. - №. 4. - С. 3-7.
6. Глушанова Н.А., Шендеров Б.А. Взаимоотношения пробиотических и индигенных лактобацилл хозяина в условиях совместного культивирования in vitro // Журн. микробиол. - 2005. - Т. 2. - С. 56-61.
7. Доронин А.Ф., Шендеров Б.А. Функциональное питание. - М.: Грантъ, 2002. - 296 с.
8. Киркман М.Ф., Седгард Л. Контракт с кишечником. Микробиология пищеварительного тракта и пробиотики. -М.: Арнебия, 2004. - 160 с.
9. Кочеткова А.А. Актуальные аспекты технического регулирования в области продуктов здорового питания // Переработка молока - 2013. - № 10(169). - С. 6-8.
10. Куваева И.Б, Петрушина Л.И., Шевелева С.А., Колосни-цына Н.В. Экспериментальное обоснование принципов создания микробиологических нормативов для продуктов питания детей I года жизни // Вопр. питания. - 1987. -№ 2. - С. 56-59.
11. Кучумова С.Ю., Полуэктова Е.А., Шептулин А.А. и др. Физиологическое значение кишечной микрофлоры // Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. -
2011. - Т. 21, № 5. - С. 17-27.
12. Мазо В.К., Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Зилова И.С. Обогащенные и функциональные пищевые продукты: сходство и различия // Вопр. питания. - 2012. - Т. 81, № 1. - С. 63-68.
13. МУ 2.3.2.2789-10 «Методические указания по санитарно-эпидемиологической оценке безопасности и функционального потенциала пробиотических микроорганизмов, используемых для производства пищевых продуктов».
14. Погожева А.В. Стратегия здорового питания от юности к зрелости. - М.: СвР-АРГУС, 2011. - 336 с.
15. СанПиН 2.3.2.1078-2001 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов».
16. Спиричев В.Б. Научные принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами // Ваше питание. -2000. - № 4. - С. 13-19.
17. Спиричев В.Б., Шатнюк Л.Н., Поздняковский В.М. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами // Наука и технология / Под общ. ред.
B.Б. Спиричева. - 2-е изд. - Новосибирск: Сибир. университет. изд-во, 2005. - 548 с.
18. Червинец Ю.В., Беляева Е.А., Червинец В.М. и др. Нарушения микробиоты желудочно-кишечного тракта здоровых людей // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2013. - Т. 2013, № 3. -
C. 55-58.
19. Чичерин И.Ю., Погорельский И.П., Дармов И.В. и др. Пробиотики: вектор развития // Практическая медицина. -
2012. - № 3(58). - С. 180-188.
20. Шендеров Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. Т. 3. Пробиотики и функциональное питание. - М.: Грант, 2001. - 288 с.
21. Шевелёва С.А. Медико-биологические требования к пробиотическим продуктам и биологически активным добавкам к пище // Инфекционные бол. - 2004. -Т. 2, № 3. - С. 86-91.
22. Agheyisi R. The probiotics market: ingredients, supplements, foods // Report code: FOD035C, BCC Research. - Wellesley, USA, 2011.
23. Amagase H. Current marketplace for probiotics: a Japanese perspective // Clin. Infect. Dis. - 2008. - Vol. 46, suppl. 2. -P. 73-75.
24. Araya M, Morelli L., Reid G. et al. Guidelines for the evaluation of probiotics in food // Report of a Joint FAO/WHO working group on drafting guidelines for the evaluation of probiotics in food. - London, Ontario, Canada, 2002.
25. Braegger C., Chmielewska A., Decsi T. et al. Supplementation of infant formula with probiotics and/or prebiotics: A systematic review and comment by the ESPGHAN Committee on nutrition, 2011.
26. Diplock A.T., Aggett P.J., Ashwell M. et al. Scientific concepts in functional foods in Europe: Consensus document // Br. J. Nutr. - 1999. - Vol. 81, suppl. 1. - P. S1-S27.
27. Dobrogosz W.J., Peacock T.J., Hassan H.M. Evolution of the probiotic concept: from conception to validation and acceptance in medical science // Adv. Appl. Microbiol. - 2010. -Vol. 72. - P. 1-41.
28. Joint FAO/WHO Expert consultation on evaluation of health and nutritional properties of probiotics in food including powder milk with live lactic acid bacteria. - Cyrdoba, Argentina, Oct. 2001.
29. Haschke F., Wang W. Influence of synbiotic mixture consisting of Lactobacillus acidophilus 74-2 and a fructooligosac-charide preparation on the microbial ecology sustained in a simulation of human intestinal microbial ecosystem (SHIME reactor) // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2000 Feb. -Vol. 53, issue 2. - P. 219-223.
30. Howlett J. Functional foods: from science to health and claims. - ILSI Europe, 2008. - 36 p.
31. Hoffmann D.E., Fraser C.M., Palumbo F.B. et al. Probiotics: Finding the Right Regulatory Balance // Science (New York, NY). - 2013. - Vol. 342, N 6156. - P. 314-315.
32. Kawther El-Shafie, Tawfik N.F. et al. In vitro assessment of gastrointestinal viability of potentially probiotic Lactobacilli // J. Am. Sci. - 2010. - Vol. 6, N 11. - P. 357-367.
33. Kussmann M., Van Bladeren P.J. The extended nutrigeno-mics - nnderstanding the interplay between the genomes of food, gut microbes, and human host // Front. Genet. -2010. - Vol. 2. - P. 21-21.
34. Lebeer S., Vanderleyden J., De Keersmaecker S.C.J. Genes and molecules of lactobacilli supporting probiotic action // Microbiol. Mol. Biol. Rev. - 2008. - Vol. 72, N 4. -P. 728-764.
35. Lee Y.K., Salminen S. Handbook of Probiotics and Prebiotics. - John Wiley and Sons, 2009.
36. Mutch D.M., Wahli W., Williamson G. Nutrigenomics and nutrigenetics: the emerging faces of nutrition // FASEB J. -2005. - Vol. 19, N 12. - P. 1602-1616.
37. Nino Binns. Probiotics, Prebiotics and the Gut Microbiota. ILSI Europe Concise Monographs Series. - 2013. - ILSI Europe, 32 р. ISBN: 9789078637394; ISSN: 2294-5490.
38. Pedretti S. Probiotic market: up or down? // Nutrafoods. -2013. - Vol. 12, N 1. - P. 18-19.
39. Rijkers G.T., Bengmark S., Enck P. et al. Guidance for substantiating the evidence for beneficial effects of probiotics: current
13
#
status and recommendations for future research // J. Nutr. -2010. - Vol. 140, N 3. - P. 671-676.
40. Sanders M.E., Heimbach J.T., Pot B. et al. Health claims substantiation for probiotic and prebiotic products // Gut 45. Microbes. - 2011. - Vol. 2, N 3. - P. 127-133.
41. Senok A.C., Ismaeel A.Y., Botta G.A. Probiotics: facts and myths // Clin. Microbiol. Infect. - 2005 Dec. - Vol. 11, N 12. - 46. P. 958-966.
42. Sreeja V., Prajapati J.B. Probiotic Formulations: Application and Status as Pharmaceuticals - a Review // Probiotics Anti-microb. Proteins. - 2013. - Vol. 5, N 2. - P. 81-91. 47.
43. Stanton C., Gardiner G., Meehan H. et al. Market potential for probiotics // Am. J. Clin. Nutr. - 2001. - Vol. 73, N 2. - P. 476-483.
44. Takahashi N., Kitazawa H., Shimosato T. et al. An immu-nostimulatory DNA sequence from a probiotic strain of
Bifidobacterium longum inhibits IgE production in vitro // FEMS Immunol. Med. Microbiol. - 2006. - Vol. 46, N 3. -P. 461-469.
The Global Probiotics Market Broken Down by Product
Function, Applications and Ingredients: 2013 Market Report.
http://www.cnbc.com/id/101140537
Ventura M., Canchaya C., Tauch A. et al. Genomics of Acti-
nobacteria: tracing the evolutionary history of an ancient
phylum // Microbiol. Mol. Biol. Rev. - 2007. - Vol. 71, N 3. -
P. 495-548.
Yasuda E., Serata M., Sako T. Suppressive effect on activation of macrophages by Lactobacillus casei strain Shirota genes determining the synthesis of cell wall-associated polysaccharides // Appl. Environ. Microbiol. - 2008. - Vol. 74, N 15. -P. 4746-4755.
14
