Probiotisches Potenzial: Lacticaseibacillus rhamnosus P118 und Darmgesundheit

Durchfallerkrankungen, die durch Keime und Parasiten verursacht werden, sind ein grosses globales Gesundheitsproblem. Jedes Jahr werden etwa 1,7 Milliarden Fälle von Durchfall bei Kindern gemeldet, was zu mehr als 480.000 Todesfällen bei Kindern unter fünf und über 500.000 Todesfällen bei Erwachsenen über 70 führt. Salmonellen, ein häufiger Auslöser von lebensmittelbedingten Erkrankungen, sind ein bedeutendes Problem geworden und verursachen viele Fälle von Gastroenteritis. Das hat nicht nur Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit, sondern auch enorme wirtschaftliche Kosten, mit Schätzungen von über 3,5 Milliarden Dollar, die allein in den USA jährlich verloren gehen.

Antibiotika waren lange die Hauptmethode zur Behandlung von Salmonelleninfektionen. Aber der Missbrauch von Antibiotika hat ernsthafte Bedenken hinsichtlich der Antibiotikaresistenz aufgeworfen, was die Behandlung von Infektionen erschwert. Deshalb gibt es zunehmend Interesse an alternativen Methoden, wie Ernährungsänderungen und natürlichen Nahrungsergänzungsmitteln, um diese Infektionen zu verhindern.

#Bedeutung der Darmgesundheit

Das Gleichgewicht der Mikroben in unserem Darm ist wichtig, um Infektionen vorzubeugen. Wenn dieses Gleichgewicht gestört ist, können Menschen anfälliger für Infektionen und Krankheiten wie entzündliche Darmerkrankungen werden. Gesunde Darmmikroben helfen, den Darm vor schädlichen Keimen zu schützen, indem sie deren Ansiedlung verhindern und die Integrität der Darmbarriere aufrechterhalten. Probiotische Arten, also nützliche Mikroben wie Lactobacillus und Bifidobacterium, spielen eine Rolle bei der Stärkung unserer Immunabwehr und der Unterstützung der Darmgesundheit.

Obwohl viele potenzielle probiotische Kandidaten gefunden wurden, können traditionelle Methoden zu ihrer Bewertung langsam sein und viel Arbeit erfordern. Neue Techniken wie die Ganzgenom-Sequenzierung und der Einsatz kleiner Tiermodelle wie C. elegans gewinnen an Beliebtheit, weil sie mehr Proben verarbeiten und konsistente Ergebnisse liefern können.

#Die Rolle von Makrophagen

Darmmakrophagen sind ein wichtiger Bestandteil des Immunsystems, helfen, Entzündungen zu kontrollieren und halten den Darm gesund. Sie helfen auch, Entzündungen zu beseitigen, wenn sie auftreten. Neueste Forschungen legen nahe, dass Metaboliten, die von Probiotika produziert werden und die gesundheitsfördernde Verbindungen sind, mit Immunzellen interagieren und gesundheitliche Vorteile bieten können.

Eine solche Gruppe von Metaboliten stammt von Tryptophan, einer Aminosäure, die in vielen Lebensmitteln vorkommt. Diese Metaboliten können mit Rezeptoren in unserem Körper interagieren, um die Darmgesundheit zu unterstützen und die Integrität der Darmbarriere aufrechtzuerhalten. Forschungen zeigen auch, dass bestimmte Probiotika diese nützlichen Indolderivate produzieren können, die helfen, Entzündungen zu reduzieren.

#Screening von Probiotika

In aktuellen Studien wurde ein spezifischer Stamm von Lactobacillus, bekannt als Lacticaseibacillus rhamnosus P118, als stark probiotisch identifiziert. Das wurde erreicht, indem zahlreiche Bakterienstämme getestet wurden, die aus verschiedenen Quellen isoliert wurden, einschliesslich fermentierter Lebensmittel und Tierdärme. P118 zeigte eine breite antibakterielle Aktivität gegen häufige Krankheitserreger und verbesserte die Darmgesundheit, indem es schädliche Bakterien, die mit Infektionen in Verbindung stehen, reduzierte.

Um die Wirksamkeit zu bewerten, wurden verschiedene Screening-Methoden eingesetzt. Eine Methode war zu testen, wie gut P118 in Gegenwart von Gallensalzen überleben konnte, die im Verdauungssystem vorkommen. Eine andere Methode beinhaltete Tests des Stammes in C. elegans, einem kleinen Wurm, der oft in der Forschung verwendet wird. Die Ergebnisse zeigten, dass P118 die Sterblichkeit deutlich senken und das Überleben von C. elegans, die mit Salmonellen infiziert waren, verbessern konnte.

#Antibakterielle Eigenschaften von P118

Weitere Untersuchungen zeigten, dass P118 effektiv das Wachstum verschiedener Krankheitserreger hemmen konnte. Der Stamm war unter anaeroben Bedingungen effektiver, was bedeutet, dass er in sauerstoffarmen Umgebungen gedeiht. Das lässt darauf schliessen, dass die aktiven Substanzen, die für die antibakteriellen Wirkungen verantwortlich sind, unter diesen Bedingungen wirksamer sind, wenn sich die Bakterien in einer stationären Phase befinden.

Die antibakteriellen Eigenschaften von P118 waren empfindlich gegenüber verschiedenen Faktoren, einschliesslich Änderungen des pH-Werts und der Exposition gegenüber Enzymen und hohen Temperaturen. Das deutet darauf hin, dass die aktiven Substanzen wahrscheinlich protein- oder peptidbasiert sind.

#Genomanalyse von P118

Eine umfassende Analyse des Genoms von P118 offenbarte genetische Elemente, die für seine antibakteriellen Eigenschaften verantwortlich sein könnten. Bestimmte Gene, die mit der Produktion von Bakteriocinen in Verbindung stehen, wurden identifiziert. Dies stimmt mit den Erkenntnissen über ähnliche Lactobacillus-Stämme überein, die für ihre antibakteriellen Aktivitäten bekannt sind.

#Schützend Wirkung in Tiermodellen

Die schützenden Effekte von P118 wurden weiter getestet, wobei Mäuse, die mit Salmonellen infiziert waren, verwendet wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass P118 die Wahrscheinlichkeit von Tod und Gewichtsverlust bei den Mäusen während der Infektion erheblich reduzierte. Der Stamm half auch, Symptome wie Milz- und Lebervergrösserung, die häufige Reaktionen auf bakterielle Infektionen sind, zu lindern.

Ausserdem half P118, die Verteilung von Salmonellen im Darm zu kontrollieren und deren Ausbreitung auf andere Organe zu begrenzen. Es verbesserte auch erheblich die Gesundheit der Darmschleimhaut, die für eine ordnungsgemässe Darmfunktion entscheidend ist.

#Modulation der Darmmikrobiota

Die Gesundheitsvorteile von P118 wurden auch mit Veränderungen der Darmmikrobiota in Verbindung gebracht. Es wurde beobachtet, dass P118 die Zusammensetzung der Bakterien im Darm veränderte, indem schädliche Bakterien reduziert und nützliche erhöht wurden. Diese Verschiebung im mikrobielle Gleichgewicht ist entscheidend für die Verbesserung der allgemeinen Gesundheit des Darms.

Dysbiose, ein Begriff, der ein Ungleichgewicht der Darmbakterien beschreibt, kann während Infektionen zu weiteren Komplikationen führen. Die Fähigkeit von P118, schädliche mikrobielle Populationen zu reduzieren und das Gleichgewicht wiederherzustellen, zeigt sein Potenzial als therapeutische Strategie gegen Infektionen.

#Metabolomische Analyse

Um zu verstehen, wie P118 auf metabolischer Ebene wirkt, wurden die Metaboliten im Kot analysiert. Die Metaboliten im Kot von Mäusen, die mit P118 behandelt wurden, wiesen signifikante Unterschiede im Vergleich zu unbehandelten, infizierten Mäusen auf. Besonders bemerkenswert war, dass die Gehalte an Tryptophan und seinen Derivaten nach der Behandlung mit P118 anstiegen, was diese Metaboliten mit den schützenden Effekten des Stammes gegen Salmonellen in Verbindung bringt.

#Die Rolle von Indol-3-Acrylessigsäure

Indol-3-Acrylessigsäure (IAA), ein Metabolit, der von Tryptophan stammt, wurde weiter untersucht, um seine Rolle im Kampf gegen Salmonelleninfektionen zu klären. Die Einführung dieser Verbindung in die Ernährung infizierter Mäuse zeigte vielversprechende Ergebnisse. IAA half, die Resistenz der Mäuse gegen die Infektion zu erhöhen, das Gewicht zu erhalten und Anzeichen von Organstress zu reduzieren.

Die Untersuchung von IAA enthüllte auch, dass es die Fähigkeit der Makrophagen, die eine essentielle Rolle im Immunsystem spielen, zur Eliminierung von Salmonellen verbessern kann. IAA reduzierte die entzündliche Reaktion signifikant, was darauf hindeutet, dass es eine Rolle bei der Kontrolle übermässiger Immunreaktionen spielt, die zu Gewebeschäden führen können.

#Den Darm mit Probiotika schützen

Makrophagen sind entscheidend für die Immunantwort, da sie Schutz gegen Krankheitserreger bieten und gleichzeitig die Darm-Homöostase aufrechterhalten. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sowohl P118 als auch IAA erfolgreich die mit Salmonelleninfektionen verbundenen Entzündungen reduzierten. Als die Makrophagen jedoch erschöpft wurden, waren die schützenden Effekte von P118 und IAA verringert, was die zentrale Rolle dieser Immunzellen bei den beobachteten probiotischen Vorteilen unterstreicht.

Die Ergebnisse unterstützen die Vorstellung, dass Probiotika und ihre abgeleiteten Metaboliten einen signifikanten gesundheitlichen Vorteil bieten können, insbesondere bei Fällen von Darmentzündungen. Dieser Ansatz bietet eine potenzielle alternative Strategie zur Behandlung von intestinalen Störungen wie entzündlichen Darmerkrankungen.

#Fazit

Zusammenfassend zeigt Lacticaseibacillus rhamnosus P118 erhebliches Potenzial als probiotischer Stamm, der die Darmgesundheit verbessern und Schutz vor schädlichen Infektionen wie Salmonellen bieten kann. Durch vielschichtige Wirkungen, darunter direkte antibakterielle Eigenschaften, Modulation der Darmmikrobiota und Reduktion von entzündlichen Reaktionen, demonstriert P118 sein Potenzial als vorteilhafte diätetische Intervention.

Weitere Forschungen zu den Mechanismen von P118 und seinen Metaboliten, insbesondere den Indolderivaten, könnten den Weg für neue probiotische Therapien zur Behandlung von gastrointestinalen Störungen und infektionsbedingten Komplikationen ebnen. Die Integration traditioneller Methoden und innovativer Ansätze wie Genom-Sequenzierung und Metabolomik kann helfen, den Screening-Prozess für nützliche Mikroben zu vereinfachen und neue Hoffnung im Kampf gegen Infektionskrankheiten zu bieten.