DERLEMELER (Review Articles) PROBÝYOTÝK VE PREBÝYOTÝKLERÝN SAÐLIK ÜZERÝNE ETKÝLERÝ The Impact of Probiotics and Prebiotics on Health Neriman Ýnanç 1, Habibe Þahin 1, Betül Çiçek 1 Abstract : Probiotics are living microorganisms that modulate the intestinal microbial balance and prebiotics are undigestible carbohydrates that enhances the number and activity of the colon bacterias and the effects of probiotics. Recent studies indicated that probiotics were effective in either preventing or treatment of several gastrointestinal system diseases such as bacterial and viral diarrhoea, atopic diseases, inflammatory bowel diseases. It is stated that prebiotics have properties which induces immune system and inhibits colonal carcinogenesis. In this review, the importance of probiotics and prebiotics in nutrition were emphasized and the studies on these topics summarized. Key Words: Probiotics; nutrition. Özet : Probiyotikler intestinal mikrobiyal dengeyi düzenleyen canlý mikroorganizmalar, prebiyotikler ise kolon bakterilerinin sayý ve aktivitelerini ve probiyotiklerin etkisini artýran, sindirilmeyen karbonhidratlardýr. Son yýllarda yapýlan çalýþmalarda probiyotiklerin bakteriyel ve viral ishaller ile atopik hastalýklardan enflamatuar barsak hastalýklarýna kadar birçok gastrointestinal sistem hastalýðýnýn tedavisi veya korunmada etkili olduðu gösterilmiþtir. Prebiyotiklerin de immün sistemi uyarýcý ve kolonda karsinogenezisi inhibe edici etkileri belirlenmiþtir. Bu derlemede probiyotik ve prebiyotiklerin beslenmedeki önemi vurgulanarak bu konuda yapýlan çalýþmalar özetlenmiþtir. Anahtar Kelimeler: Probiyotik, beslenme. Endüstrileþmiþ ülkelerde atopik ekzema, allerjik hastalýklar, ülseratif kolit, Crohn hastalýðý gibi inflamatuar barsak hastalýklarýnýn insidansýnýn arttýðý belirtilmektedir. Hastalýklarýn nedenleri arasýnda genetik yatkýnlýk, immünolojik bozukluklar, allerjenler, bakteri ve virüslerin etkili olduðu düþünülmektedir. Son yýllarda bu nedenlerin yanýsýra barsaðýn geçirgenlik fonksiyonunun bozulmasýnýn da etkili olabileceði vurgulanmaktadýr (1). 1 Erciyes Üniversitesi Atatürk Saðlýk Yüksek Okulu, Beslenme ve Diyetetik Bölümü Öðretim Üyesi Kayseri Gastrointestinal sistem (GÝS) normal florasý doðumda sterilken, yenidoðan döneminde kazanýlmakta ve yaþam boyu sabit kalmaktadýr. Floranýn kaynaðý doðum sýrasýnda yutulan annenin vajinal ve fekal florasýdýr. Doðumdan sonraki 48. saatte kolonda Enterobacteria, Staphylococci, Streptococci den oluþan (10 9-10 10 /g gaita) bakteriler bulunmaktadýr. Ýkinci ve beþinci günlerde oluþan Bifidobacteriler birinci haftadan sonra gaita florasýna (10 10-10 11 /g gaita) hakim olmakta, Enterococcus, Bacterioides, Clostridium gibi patojenler de azalmaktadýr (2). GÝS immün sistemi kullanýma hazýrlayan bu bakterilerdir ve bunlar olmaksýzýn immün sistemin normal fonksiyon göremeyeceði kanýtlanmýþtýr (3). Geliþ tarihi: 20 Ocak 2004 122 Erciyes Týp Dergisi (Erciyes Medical Journal) 27 (3) 122-127, 2005
Neriman Ýnanç, Habibe Þahin, Betül Çiçek GÝS florasýný çevresel stres, iklim, antibiyotikler, emosyonel faktörler ve diyetsel deðiþiklikler etkileyebilmektedir. Probiyotikler intestinal mikrobiyal dengeyi geliþtirerek floraya katkýda bulunmakta, yarýþma yolu ile reseptörlere baðlanarak patojenlere yer býrakmamakta, dýþký ile atýlmalarýný saðlamaktadýr. Probiyotik olarak kullanýlan mikroorganizmalar Lactobacillus acidophilus, GG, rhamnosum, lactis, Streptococcus thermophilus ve cerevisia, inigeroryze gibi mayalardýr. Bu mikroorganizmalarýn barsak florasýndan izole edilmiþ ve canlý olmalarý, ayrýca mide-safra asitlerine dayanýklýlýk göstermeleri, barsak hücrelerine adhezyon yapabilmeleri ve GÝS de kolonizasyon yeteneðine sahip olmalarý gerekmektedir. Olumlu etkilerinin baþlamasý birkaç gün ya da haftadan daha çabuk olmalý, antibiyotiklerle alýndýklarýnda etkilerini sürdürebilmelidirler. Probiyotiklerin besinsel kaynaklarý Lactobasiller, Bifidobacteriler, Enterococcus, Streptococcuslar ýn kullanýldýðý fermente yoðurtlar, peynir, turþu, çið sucuk, ekmek, bira, þarap, kýmýz ve kefirdir (4). Besinlerde kullanýlan laktik asit bakterileri insan ve hayvan barsak florasýnda bulunmakla birlikte, þeker fermentasyonundaki etkileri nedeni ile (laktik asit ve asetik asit son ürünlerinde 2/3 oranýndadýr) diðer laktik asit bakterilerinden farklýdýrlar. Bu besinler hammaddelerine göre daha dayanýklý, hijyenik, saðlýklý ve besleyici hale gelirler (2). Prebiyotikler kolon bakterilerinin aktivitelerini artýran, enteropatojen olmayanlarýn kolonizasyonlarýný kolaylaþtýran, fermente olabilen, sindirilmeyen karbonhidratlardýr. Bir disakkarit olan laktuloz, inülin, oligosakkaritler (maltoz, soya, ksiloz), oligofruktoz ve galaktoz içeren galaktooligosakkaritler (kurubaklagiller) prebiyotiklerin besinsel kaynaklarýdýr (4,5). Ýnülin doðada yaygýn olarak bitkilerin depo karbonhidratý formunda bulunan ve fruktoz polimerlerinin heterojen karýþýmýna verilen isimdir. Ýnülin, polimerizasyon derecesi 2-60 ya da daha fazla olan bir fruktandýr. Polimerizasyon derecesi daha düþük (2-20) birimlere fruktooligosakkarit ya da oligofruktoz adý verilmektedir ( 6). Fruktooligosakkaritlerin temel diyet kaynaklarý arasýnda buðday, soðan, muz ve sarýmsak sayýlabilir. Pýrasa, yerelmasý, hindiba, bir tür yabani soðan, kuþkonmaz ve bezelye ise diðer kaynaklar arasýndadýr. Arpa ve çavdar gibi bazý tahýllar da fruktooligosakkarit içermektedir. Günlük diyetle Kuzey Amerika da 75 kg aðýrlýðýndaki bir insanýn günde 1-4 g fruktooligosakkarit tükettiði, Avrupa da ortalama alýmýn 3-11 g olduðu saptanmýþtýr (7). Günde 4-10 g fruktooligosakkarit alýndýðýnda bifidojenik etki göstermektedir (8). Bir porsiyon pýrasa yemeði, bir küçük boy muz, bir küçük boy soðan ve sarýmsak günlük prebiyotik gereksinimini karþýlamaktadýr (9). Barsak florasý ile ilgili deðiþik bakteri ve toksinlerin GÝS ile solunum yolu mukozasýna baðlanmasýný ve kolonizasyonunu, içerdiði oligosakkaritler ile saðlayan anne sütü prebiyotikler için önemli bir kaynaktýr. Anne sütündeki oligosakkaritler çözünür bir reseptör gibi hareket ederek yenidoðaný kolera ve üriner sistem enfeksiyonlarýna karþý korumaktadýr (4,5). Fruktooligosakkaritler fermente olduklarýnda kalsiyum, magnezyum gibi minerallerin emilimlerini artýrmakta, serum glikoz ve kolesterol düzeyini azaltmaktadýrlar. Fermentasyonlarý sonucu oluþan kýsa zincirli yað asitleri (bütirat, propiyonat, asetat) sodyum ve su emilimini artýrmakta, ileal ve kolonik epitelyal hücrelerin çoðalmasýný saðlamaktadýr. GÝS motilitesinin düzenlenmesinin yanýsýra, mukozanýn kan akýmýný artýrarak, kolon epiteli üzerinde trofik etki göstermektedirler (5). Probiyotiklerin raf ömrü 3-6 haftadýr. Kurutulmuþ suplementlerin 12 ay içinde probiyotik miktarý azalmakta, bu da kullanýlan bakteri düzeyine baðlý olarak deðiþmektedir. Etkinliklerini metabolize ve kolonize olarak gösterdiklerinden günlük tüketimleri önerilmektedir (4). Erciyes Týp Dergisi (Erciyes Medical Journal) 27 (3) 122-127, 2005 123
Probiyotik ve Prebiyotiklerin Saðlýk Üzerine Etkileri Probiyotik ve Prebiyotiklerin Etki Mekanizmalarý ve Klinik Kullanýmlarý Yüzyýllardýr insanlarýn beslenmesinde yerleri olmasýna karþýn, son yýllarda probiyotiklerin insan saðlýðý ve hastalýklarýnýn tedavisindeki önemi ile ilgili araþtýrmalarýn sayýsý artmaktadýr. Probiyotiklerin klinik kullanýmý ile ilgili çalýþmalarýn çoðu ishalli vakalarda gerçekleþtirilmiþtir. Probiyotikler asit formasyonlarý ile besin ögeleri ve reseptörler açýsýndan patojen mikroorganizmalarla yarýþmaya girip, mukozaya adhezyonlarýný ve beslenmelerini önlemektedir. Ayrýca antitoksin etki göstererek GÝS enfeksiyonlarýna karþý direnç oluþturmaktadýrlar (4). Danimarka da yapýlan bir çalýþmada laktik asit bakterilerinin bakteriyal ve viral ishalin þiddetini ve süresini azalttýðý belirlenmiþtir (10). Bir baþka çalýþmada Lactobacillus casei subspecie rhamnosus (LGG) ile fermente edilmiþ sütün rotavirus kaynaklý ishalin þiddetini ve süresini azalttýðý, barsakta IgA sekresyonu ve lokal interferon salýnýmýný artýrdýðý ve barsak geçirgenliðini azalttýðý saptanmýþtýr (11). Riberio (12), geliþmekte olan ülkelerde mortalitenin önemli nedenlerinden biri olan ishalin tedavisinde probiyotiklerin kullanýmýnýn uygun olabileceðini vurgulamýþtýr. Probiyotiklerin inflamatuar uyaranlara immün cevabýn bozukluðu ile oluþan barsak hastalýklarýnýn seyri esnasýnda olumlu etkileri gösterilmiþtir. Crohn tanýsý ile izlenen klinik remisyondaki 32 hastada mesalamine ve S. boulardii alan grupta tekrarlama oranlarýnýn az olduðu saptanmýþ, bir baþka çalýþmada hafif ve orta derecede aktif Crohn hastalýðýnda LGG ile düzelmenin idame süresinin uzadýðý gözlenmiþtir (13,14). Deneysel çalýþmalarda ise probiyotik ürünlerde ülseratif kolit ve positin idame tedavisinde etkili olduðu bulunmuþtur. Madsen (15), yaptýðý çalýþmada spastik kolonda probiyotiklerle belirgin bir iyileþme saðlanmadýðýný, ancak ishal bulgularýnýn ön planda olduðu dönemde tedavide etkili olabileceðini vurgulamýþlardýr. Fermentasyonlarý sonucu kýsa zincirli yað asitlerini oluþturan fruktooligosakkaritlerin kolondaki enflamatuar ve neoplastik hücrelerin kontrolünde etkili olabileceði belirtilmiþtir. Prebiyotik/probiyotiklerin prekanseröz lezyon olan aberan kriptler üzerinde etkili olduðu ve kanser insidansýný azalttýðý vurgulanmýþtýr. Deneysel çalýþmalarda laktik asit bakterilerinin tümör hücrelerinin büyümesini azalttýðý gösterilmiþtir. Diyete L. acidophilus eklenmesi ile insanlarda ve ratlarda fekal bakteri beta-glukronidaz, azoredüktaz ve nitro redüktaz düzeylerinde anlamlý azalma saptanmýþtýr. Bu enzimlerin prokarserojenleri kanserojenlere çevirerek barsak kanseri patogenezinden sorumlu olduðu belirtilmiþtir (2). Ancak insanlarda fermente süt ürünlerinin tüketimi ile kanser supresyonu olduðuna dair laboratuvar çalýþmalara dayanan indirekt bulgularýn oluþmasýna karþýn, kesinleþmiþ deneysel bulgularýn henüz olmadýðý belirtilmektedir (4). Helicobacter pylori enfeksiyonunda probiyotiklerin tedavide adjuvan olarak kullanýlabileceði, 8 hafta süre ile LGG kullanýmý sonucu gastrik mukoza enflamasyonunun azaldýðý, antibakteriyal tedavinin probiyotiklerle kombine kullanýmý ile etkisinin arttýðý gösterilmiþtir. Cremonini ve arkadaþlarý (16), Helicobacter pylori eradikasyon oranýný artýrmakla birlikte, probiyotiðin tipi, dozu ve zamanýnýn standardize olmamasý nedeniyle tedavideki yerinin tartýþmalý olduðunu savunmuþlardýr. Probiyotik/prebiyotiklerin immün stimulan etkileri ile lokal mukoza savunma sistemlerini güçlendirdiði bildirilmiþtir. 2001 de yapýlan bir çalýþmada rekombinan L. plantarum un farelerde mukozal antikor yanýtýný ve hücresel immün yanýtý indüklediði, Lactobacillus casei shirota nýn splenik doðal öldürücü hücre aktivitesini uyararak immün modülatör rol oynadýðý gösterilmiþtir. Ancak probiyotiklerin immün parametrelerde etkisinin olmadýðýný gösteren çalýþmalar da dikkati çekmektedir (17,18). 124 Erciyes Týp Dergisi (Erciyes Medical Journal) 27 (3) 122-127, 2005
Neriman Ýnanç, Habibe Þahin, Betül Çiçek Lactobacillus rhamnosus ile 52 hastada yapýlan çalýþmada in vitro olarak nötrofillerin fagositik aktivitesi ve doðal öldürücü hücre aktivitesi çalýþýlmýþ, laktoz hidrolize süt alanlarda aktivitelerin arttýðý bulunmuþtur (19). Probiyotiklerin atopik hastalýklara neden olan potansiyel antijenlerin yapýlarýný modifiye ettikleri ve immünojenitelerini düþürdükleri gösterilmiþtir. Beþ- 28 gün süre ile LGG alýmýnýn IL-10 düzeyini yükselterek, allerjik bulgularý azalttýðý vurgulanmýþtýr. Birinci derecede yakýnlarýnda atopik hastalýklar bulunan gebeler ve doðumdan sonraki 6 ay boyunca LGG verilen plasebo kontrollü çalýþmada, çocuklardaki atopik hastalýklarýn erken dönem önlenmesinin ya da sýklýðýnýn azaltýlmasýnýn mümkün olabildiði saptanmýþtýr (20). Bazý laktik asit bakterilerinin kandaki kolesterol miktarýný hidroksi metil glutaril coa redüktaz üretimi ile azaltýðý saptanmýþtýr. Probiyotik ve prebiyotik içeren fermente süt ürünün 3 haftalýk kullanýmý sonrasý kontrol grubuna göre total kolesterol düzeyinde %4.4 ve düþük dansiteli lipoprotein düzeyinde %5.3 lük düþüþ saðladýðý saptanmýþtýr. Bir baþka çalýþmada ise 4-8 hafta süre ile fermente yoðurt ile beslenenlerde benzer sonuçlar alýnmýþtýr. Bu çalýþmalar çocukluk çaðýnda baþlanan prebiyotik/probiyotiklerden zengin beslenmenin kardiyovasküler hastalýklara karþý koruyucu olabileceðini düþündürmektedir (21,22). Probiyotikler ayrýca biotin, pridoksin, pantotenik asit, folik asit gibi B grubu vitaminlerin sentezinde etkilidirler. Ayrýca safra tuzlarý ve yað asitlerini enteropatojen mikroorganizmalarýn sindiriminden koruyarak, bunlarýn toksik veya zararlý ürünlere dönüþümünü önlerler. Amonyak, indol, merkaptan, toksik aminler ve sülfitler gibi toksik maddeler üreten mikroorganizmalarýn çoðalmasýný inhibe eden probiyotikler, bu tür zararlý bileþenlerin sindirim sisteminde birikimini ve emilimini azaltýrlar (2). Sonuç olarak, probiyotiklerin, bulunduðu konaðýn immün savunmasýný ve mikrobiyal patojenlere karþý direncini artýrdýklarý ve bu yolla gastrointestinal sistemde spesifik fizyolojik fonksiyonlarý iyileþtirdikleri bildirilmiþtir. Probiyotiklerde en iyi sonuç, laktoz malabsorbsiyonu ve akut ishallerin tedavilerinde elde edilmiþtir. Probiyotik uygulamalarýyla laktozun daha iyi sindirildiði, rotavirus enfeksiyonlarý, antibiyotik ve kemoterapi nedenli ishallerin süresinin, sýklýðýnýn ve tekrarlarýnýn azaltýldýðý gösterilmiþtir. Endojen mikroflora özelliklerini deðiþtirerek, besin allerjileri ve atopik ekzema karakteristiðindeki bazý immünolojik bozukluklarýn iyileþtirilmesinde etkili olduklarý, ülseratif kolit ve Crohn hastalýðý gibi inflamatuar hastalýklarýn kontrolünde etkili olduðu belirtilmiþtir. Saavedra nýn (23), 2001 de yaptýðý deðerlendirmede probiyotiklerin özellikle prematüreler, sýk seyahat edenler, enteral beslenen hastalar gibi risk gruplarýnda ve antibiyotik alanlarda diyete eklenerek kullanýmýnýn gerekliliðini bildirmiþtir. Ancak immün yetmezlikli hastalarda, prematürelerde sepsise neden olabileceðinden dikkatli olunmasýný vurgulamýþtýr. Ayrýca insan saðlýðýnda koruyucu hekimlikte potansiyel risklerin henüz açýklýða kavuþmadýðýnýn unutulmamasýnýn gerekliliði bildirilmiþtir (4). Saðlýklý yaþam amacýyla beslenmede öncelikle doðal pre-probiyotiklere yer verilmesi, gerekli koþullarda yapay pre-probiyotiklerin kullanýlmasýnýn uygun olacaðý düþünülmüþtür. Erciyes Týp Dergisi (Erciyes Medical Journal) 27 (3) 122-127, 2005 125
Probiyotik ve Prebiyotiklerin Saðlýk Üzerine Etkileri KAYNAKLAR 1. Isolauri E. Probiotics in human disease. Am J Clin Nutr 2001; 73 (suppl): 1425-1465. 2. Yalçýn S, Yurdakök K. Gastrointestinal sistem hastalýklarýnda probiyotik kullanýmý. Katký Pediatri Dergisi 2000; 21(1): 122-138. 3.Vanderhoof A, Rosemary Y. Probiotics in pediatrics. Pediatrics 2002; 109(5): 956-958. 4. Yaðcý R. Prebiyotikler ve probiyotikler. Çocuk Saðlýðý ve Hastalýklarý Dergisi 2002: 45(4): 337-344. 5. Hanson L, Dahlman-Höglund A, Karlsson M et al. Normal microbial flora of the gut. In: Hanson L, Yolken R (eds), Probiotics, Other Nutritional Factors and Intestinal Microflora, Nestle Nutrition Workshop Series Volume 42, Lippincott-Raven Publishers, USA, 1999, pp 217-228. 6. Ninesse K. Inulin and oligofructose: What are they? J Nutr 1999; 129 (supplement): 1402S-1406S. 7. Roberfroid M. Fructooligosaccharides. Crit Rev Food Sci Nutr 1999; 39 (3): 267-274. 8. Green C. Fibre in Enteral Nutrition. Nutricia Research Communications, Netherlands, June 1997, pp 28. 9. Moshfegh A, Friday J, Goldman J, Ahuja J. Presence of inulin and oligofructose in the diets of Americans. J Nutr 1999; 129 (supplement): 1407S-1411S. 10. Hove T, Norgaard H, Mortensen B. Lactic acid bacteria and the human gastrointestinal tract. Eur J Clin Nutr 1999; 53: 339-350. 11. Gorbach S. Probiotics and gastrointestinal health. Am J Gastroenterol 2000; 95 (suppl 1): S2-S4. 12. Riberio H. Diarrheal disease in a developing nation. Am J Gastroenterol 2000; 95 (suppl 1):S14- S15. 13. Gusland M, Mezzi G, Sorphi M et al. Sacchoromyces boulardii in maintenance treatment of Crohn disease. Dig Dis Sci 2000; 45: 1462-1464. 14. Gupta P, Andrew H, Kirschner B et al. Is Lactobacillus GG helpful in children with Crohn s disease? Results of a preliminary, open-label study. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2000; 31:453-457. 15. Madsen K. Inflammatory bowel disease. Lessons from the IL-10 gene-deficient mouse. Clin Invest Med 2001: 24; 250-257. 16. Cremonini F, Canduce F, Di Caro S et al. Helicobacter pylori treatment. A role for probiotics? Dig Dis Sci 2001; 19(2): 144-147. 17. Grangett C, Muller-Alouf H, Goudercourt D et al. Mucosal immune responses and protection against tetanus toxin after intranasal immunization with recombinant Lactobacillus plantarum. Infect Immunol 2001; 69: 1547-1557. 18. Spanhaal S, Havenear R, Schaafsma G. The effect of consumption of milk fermented by Lactobacillus casei strain shirota on the intestinal microflora and immune parameters in humans. Eur J Clin Nutr 1998; 52: 899-907. 19. Sheih Y, Chiang B, Wang L et al. Systemic immunity-enhancing effects in healthy subjects following dietary consumption of the lactic acid bacterium Lactobacillus rhamnosus HN 001. J Am Coll Nutr 2001; 20 (suppl 2): S149-S156. 126 Erciyes Týp Dergisi (Erciyes Medical Journal) 27 (3) 122-127, 2005
Neriman Ýnanç, Habibe Þahin, Betül Çiçek 20. Kalliomaki M, Salminen S, Arvilommi N et al. Probiotics in primary prevention of atopic disease: a randomised, placebo-controlled trial. Lancet 2001; 357 (9262); 1076-1079. 21. Schaafsma G, Meuling W, van Dokkum W et al. Effects of a milk product, fermented by Lactobacillus acidophilus and with fructooligosaccharides added on blood lipid in male volunteers. Eur J Clin Nutr 1998; 52: 436-440. 22. Agerholm-Larsen, Bell M, Grunwald G. The effect of a probiotic milk product on plasma cholesterol: a meta analysis of short-term intervention studies. Eur J Clin Nutr 2000; 54: 856-860. 23. Saavedra J. Clinical applications of probiotic agents. Am J Clin Nutr 2001; 73 (suppl): S1147-S1151. Erciyes Týp Dergisi (Erciyes Medical Journal) 27 (3) 122-127, 2005 127