Probiotyki, dzięki złożonym mechanizmom biologicznym, są w stanie korzystnie modyfikować mikrobiom ludzi i zwierząt. Za ich skuteczność odpowiadają przede wszystkim dwa kluczowe mechanizmy – konkurencyjne wykluczanie oraz komunikacja międzykomórkowa określana jako quorum sensing. Sprawdźmy więc, co dokładnie dzieje się pod mikroskopem i jak probiotyki pomagają w utrzymaniu niezbędnej równowagi.
Probiotyki – definicja i podstawowe mechanizmy działania
Zgodnie z obecnie przyjętą definicją FAO/WHO probiotyki definiuje się jako „żywe mikroorganizmy, które po podaniu w wystarczających ilościach przynoszą korzyści zdrowotne gospodarzowi”. Mogą one wpływać na nasze zdrowie nie tylko wewnątrz, ale także na zewnątrz. Mimo że występują naturalnie, dobrze jest je także suplementować – zarówno w postaci tabletek, jak i kosmetyków.
Konkurencyjne wykluczanie
Probiotyki posiadają dość znaczącą przewagę nad patogenami – są one bowiem w stanie walczyć ze złymi bakteriami i chronić nas przed ich szkodliwym wpływem. Mowa tu przede wszystkim o konkurencyjnym wykluczaniu, czyli mechanizmowi, który pozwala probiotykom ograniczać wzrost patogenów i zapobiegać ich kolonizacji. Bakterie konkurują o podstawowe źródła węgla i azotu, ale również o inne związki niezbędne do wzrostu, takie jak żelazo czy cynk.
Ponadto jednym z pomniejszych mechanizmów, które możemy znaleźć pod płaszczem konkurencyjnego wykluczania, jest także antyadhezja patogenów. Bakterie probiotyczne wytwarzają egzopolisacharydy (EPS), które mogą przyłączać się do zewnętrznych struktur wszelkich mikroorganizmów. Związany EPS blokuje bakterie przed adhezją, czyli inaczej przyleganiem, do naszego ciała.
Konkurencyjne wykluczanie znalazło także praktyczne zastosowanie w kontroli patogenów odpowiedzialnych za problemy skórne (np. trądzik). Szczepy probiotyczne, takie jak Lactobacillus, przylegają do monowarstw keratynocytów na powierzchni skóry, utrudniając przyłączanie się bakterii, takich jak Cutibacterium acnes, właśnie poprzez mechanizm konkurencyjnego wykluczania.
Quorum sensing – system komunikacji bakteryjnej
Quorum sensing definiuje się jako sposób „wyczuwania liczebności”, „porozumiewania się” między sobą bakterii, w którym za przenoszenie informacji odpowiadają małe cząsteczki sygnalizacyjne, będące (auto)induktorami. Prościej mówiąc, mikroorganizmy potrafią komunikować się ze sobą w celu ustalenia, czy zdołały osiągnąć stężenie progowe, specyficzne dla swojego gatunku czy szczepu. Pozwala to współdziałać bakteriom, kiedy zachodzi taka potrzeba, a także pozostać nieaktywnym, gdy nie została osiągnięta wystarczająca liczebność. Quorum sensing reguluje także inne, pomniejsze procesy takie, jak np. wirulencja.
W kontekście probiotyków, quorum sensing może być wykorzystywany do regulacji produkcji substancji antybakteryjnych, tworzenia biofilmów ochronnych i modulowania odpowiedzi immunologicznej gospodarza. Dzięki temu dobroczynne bakterie mogą skutecznie konkurować z patogenami i wspierać utrzymanie zdrowego mikrobiomu.
Współdziałanie mechanizmów
Konkurencyjne wykluczanie i quorum sensing nie działają w izolacji, ale są częścią złożonego systemu interakcji, który determinuje skuteczność probiotyków. Bakterie dobroczynne wykorzystują mechanizm komunikacji, chociażby do koordynacji swoich działań – w tym konkurencyjnego wykluczania patogenów.
Jednym z przykładów jest wykorzystanie kultur CFCEC pochodzących z mikrobiomu jelitowego ryb tilapia. W badaniu wyizolowano trzy szczepy, które wykazywały adaptację do warunków przewodu pokarmowego gospodarza, aktywność antybakteryjną przeciwko patogenom i odpowiednie wzorce wrażliwości na antybiotyki.1 Dzięki temu odkryciu możliwe było zaprojektowanie produktów o określonych właściwościach.
Warto dbać o naturalny mikrobiom
Probiotyki, będące szczepami dobrych bakterii, wspierają naturalną równowagę flory organicznej, tworząc ochronną warstwę zapobiegającą namnażaniu się patogenów. Dlatego też warto jest wiedzieć, jakie mechanizmy stoją za ich działaniem i przekonać się, że wprowadzenie ich do codziennej pielęgnacji może przynieść zauważalne efekty. Te dobroczynne mikroorganizmy utrzymują bowiem odpowiednie pH skóry i wspomagają regenerację, ale również skutecznie łagodzą podrażnienia, zmniejszają stany zapalne oraz przyspieszają odnowę naskórka.
1 Horrocks, Victoria et al. “Role of the gut microbiota in nutrient competition and protection against intestinal pathogen colonization.” Microbiology (Reading, England) vol. 169,8 (2023): 001377. doi:10.1099/mic.0.001377