Идентификация и таксономия
- Полное научное название: Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii
- Коллекционные номера: DSM 4902, ATCC 9614, LMG 16902, CCUG 34216
- Класс бактерий: Грамположительные, анаэробные или факультативно анаэробные палочки
- Генетические маркеры: Наличие генов invA, luxS (сигналинг), pduC (ферментация пропионата), отсутствие генов вирулентности, характерных для патогенных пропионибактерий. У некоторых штаммов выявлены гены, участвующие в синтезе витамина B12 (cob-кластер)
- Природный источник обитания: Ферментированные молочные продукты (сыр, кефир, йогурт), кишечник человека (в низких концентрациях), растительные субстраты
- Синонимы и устаревшие названия: Propionibacterium shermanii, Propionibacterium pentosaceum (некоторые штаммы ранее классифицировались как таковые), Propionibacterium acidipropionici (в рамках рода Propionibacterium до ревизии таксономии)
- Статус безопасности: Признан безопасным (GRAS — FDA, США); имеет статус QPS (Qualified Presumption of Safety) по оценке Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов (EFSA). В РФ разрешён к использованию в производстве молочных продуктов и БАДах, но не зарегистрирован как лекарственный препарат
История открытия и исследований
Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii был впервые выделен в начале XX века из швейцарских сыров, таких как Эмменталь, где он отвечает за образование характерных «дыр» (глазков) за счёт выделения углекислого газа в процессе ферментации. Название дано в честь немецкого микробиолога Эрнста Фройденрайха, изучавшего пропионовые бактерии.
Изначально его роль ограничивалась технологическими аспектами сыроварения. Однако в 1980–1990-х годах начались исследования его метаболической активности в кишечнике. Ключевые работы, выполненные в лабораториях Франции и Швейцарии (INRA, ETH Zurich), продемонстрировали способность штамма синтезировать пропионовую кислоту, витамин B12 и модулировать иммунный ответ.
С 2010-х годов P. freudenreichii subsp. shermanii стал рассматриваться как перспективный представитель «следующего поколения» пробиотиков — не столько за счёт колонизации, сколько за счёт выработки биоактивных метаболитов. Ряд патентов (например, EP2561878B1) защищают штаммы этого подвида для применения в профилактике воспалительных заболеваний кишечника и метаболического синдрома. Основные производители штаммов — компании Chr. Hansen, Danisco, Sacco System.
Механизм действия
Действие Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii обусловлено не столько прямой колонизацией кишечника, сколько метаболической активностью в просвете толстой кишки.
Конкурентное исключение патогенов
Штамм снижает pH среды за счёт выработки органических кислот (пропионовой, уксусной, молочной), что создаёт неблагоприятные условия для роста патогенных бактерий, таких как Salmonella и E. coli. Также выявлено производство бактериоциноподобных веществ, ингибирующих рост некоторых грамположительных конкурентов.
Выработка метаболитов
Ключевой метаболит — пропионовая кислота (SCFA), которая:
- служит источником энергии для колоноцитов (клеток толстой кишки);
- регулирует глюконеогенез и инсулиновую чувствительность;
- обладает противовоспалительным действием через рецепторы FFAR2/3.
Некоторые штаммы способны синтезировать витамин B12 (кобаламин) in vitroIn vitro can be defined as in a test tube, outside a living organism. This term is used in scientific research when experiments are conducted in an artificially created environment that mimics the conditions of a living organism. и в моделях кишечной ферментации, что делает их потенциально полезными при дефиците этого витамина, особенно у веганов. Также вырабатывается фолиевая кислота и биотин.
Модуляция иммунитета
Штамм взаимодействует с иммунными клетками через паттерн-распознающие рецепторы (TLR2, TLR4). Исследования in vitro и на животных моделях показывают:
- снижение продукции провоспалительных цитокинов (TNF-α, IL-6);
- стимуляцию выработки IL-10 — противовоспалительного цитокина;
- индуцирование регуляторных T-клеток (Treg), что важно при аутоиммунных и воспалительных состояниях.
Влияние на целостность кишечного барьера
Пропионовая кислота способствует укреплению плотных контактов (tight junctions) между эпителиальными клетками кишечника. В экспериментальных моделях показано снижение проницаемости барьера и уменьшение транслокации липополисахаридов (LPS), что может быть полезно при «синдроме дырявого кишечника» и метаболическому эндотоксинемии.
Клинические показания
Основные
- Поддержка микробиоты при дисбиозе, связанном с нарушением метаболизма SCFA
- Профилактика и коррекция функциональных расстройств ЖКТ (вздутие, метеоризм, нерегулярный стул)
- Использование в составе синбиотиков для улучшения ферментации в толстой кишке
- Продукты на его основе (сыры, кефиры) — как часть функционального питания
Исследуемые
- Метаболический синдром и инсулинорезистентность (через действие пропионата)
- Воспалительные заболевания кишечника (Болезнь Крона, язвенный колит) — как адъювантная терапия
- Профилактика дефицита витамина B12 (при условии подтверждения биодоступности in vivoIn vivo can be defined as in a living organism. This is a term denoting experiments conducted on a living organism, as opposed to experiments in a test tube (in vitro))
- Поддержка барьерной функции кишечника при хронических воспалительных и аутоиммунных состояниях
Практическое применение: сценарии использования
Сценарий 1: Хроническое вздутие и нерегулярный стул
Проблема: Пациент 35 лет, страдает метеоризмом, чувствует тяжесть после еды, стул нерегулярный (2–3 раза в неделю). Нет признаков СРК, но есть признаки замедленной ферментации в толстой кишке.
Почему выбирают этот штамм: P. freudenreichii subsp. shermanii активно вырабатывает SCFA, что стимулирует перистальтику и улучшает микробный баланс. В отличие от классических пробиотиков, он действует преимущественно в толстой кишке, где и происходит основная ферментация.
Реалистичные ожидания: Улучшение наступает через 2–4 недели. Эффект накопительный, требует одновременного увеличения потребления клетчатки.
Сценарий 2: Поддержка после курса антибиотиков
Проблема: После антибиотикотерапии — лёгкая диарея, диспепсия, снижение толерантности к молочным продуктам.
Почему выбирают: Штамм устойчив к некоторым антибиотикам (в зависимости от штамма), может применяться с интервалом. Его метаболиты способствуют восстановлению среды для роста собственной анаэробной флоры.
Ожидания: Улучшение стула и уменьшение газообразования через 1–3 недели. Не заменяет восстановление диетой и пребиотиками.
Сценарий 3: Веган с риском дефицита B12
Проблема: Пациент 40 лет, веган, уровень B12 на нижней границе нормы, отказывается от приёма препаратов.
Почему рассматривают: Некоторые штаммы P. freudenreichii синтезируют B12 in vitro. Однако важно подчеркнуть: биодоступность и клиническая значимость пока не доказаны. Использование возможно как часть комплексного подхода, но не как замена приёма витамина.
Важно: Пробиотики, включая Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii, не заменяют основное лечение. Их применение должно обсуждаться с врачом, особенно при хронических заболеваниях.
Схемы дозирования и формы выпуска
| Форма выпуска | Концентрация (КОЕ/г или мл) | Рекомендуемая доза | Длительность курса | Условия хранения |
|---|---|---|---|---|
| Капсулы (с лиофилизатом) | 1–10 млрд КОЕ/капс | 1–2 капсулы в день | 4–12 недель | Холодильник (2–8 °C), защищённо от влаги |
| Порошок (для смешивания) | 5–20 млрд КОЕ/г | 1 г в день | 4–8 недель | Холодильник, герметичная упаковка |
| Ферментированные молочные продукты (кефир, сыр) | 10⁶–10⁸ КОЕ/г (вариабельно) | 100–200 г в день | Постоянно, как часть рациона | Холодильник, соблюдение срока годности |
Особенности приёма:
- Дети: Доза — 50% от взрослой, начиная с 3 лет. Применение у детей младше требует консультации педиатра.
- Приём: Рекомендуется во время или сразу после еды — для защиты от кислоты желудка.
- Антибиотики: Приём с интервалом 2–3 часа. Некоторые штаммы чувствительны к широкому спектру антибиотиков.
Побочные эффекты и реакция Герксхаймера
Побочные эффекты редки и обычно легкие:
- Временное усиление газообразования и вздутие (особенно в первую неделю)
- Изменение консистенции стула (смягчение или, реже, запор)
- Аллергические реакции (очень редко, при непереносимости молочных компонентов)
Реакция Герксхаймера (условно) — кратковременное ухудшение симптомов из-за изменения микробиоты — может наблюдаться у чувствительных пациентов.
Практические стратегии минимизации
- Титрование дозы: Начинать с 1/2 дозы в день, постепенно увеличивая в течение 1–2 недель.
- При усилении симптомов: Временно снизить дозу или сделать перерыв на 2–3 дня, затем возобновить с меньшей дозы.
- Когда прекратить приём: При появлении болей, выраженного вздутия, диареи более 3 дней, признаков аллергии. Также — при подозрении на СИБР (синдром избыточного бактериального роста в тонкой кишке), особенно у пациентов с замедленной моторикой.
Противопоказания и предостережения
Абсолютные:
- Синдром короткой кишки (риск бактериальной транслокации)
- Острый панкреатит, критические состояния
- Тяжёлый иммунодефицит (включая ВИЧ с CD4 < 200, после трансплантации)
- Индивидуальная непереносимость компонентов (молочный белок, лактоза)
Относительные:
- Сахарный диабет (при приёме сладких ферментированных продуктов)
- Гиперчувствительность к пробиотикам
Особые группы:
- Беременность и лактация: Данные ограниченные, но штамм считается безопасным при употреблении в пищевых продуктах. Приём в виде БАДов — по согласованию с врачом.
- Дети до 3 лет: Не рекомендуется без назначения педиатра из-за риска контаминации и непредсказуемого иммунного ответа.
Аналоги и синергисты
| Штамм/вид | Зона действия | Устойчивость к ЖКТ | Доказательная база (РКИ) | Совместимость |
|---|---|---|---|---|
| Bifidobacterium longum subsp. infantis | Толстая кишка | Средняя | Высокая (более 30 РКИ) | Высокая — синергия по SCFA |
| Lactobacillus acidophilus | Тонкий кишечник | Высокая | Высокая | Хорошая — в составе комплексных пробиотиков |
| Akkermansia muciniphila | Слизистый слой толстой кишки | Низкая (требует защитных форм) | Средняя (в фазе исследований) | Потенциальная — оба укрепляют барьер |
| Saccharomyces boulardii | Вся кишка (дрожжевой) | Очень высокая | Очень высокая (более 100 РКИ) | Высокая — особенно при диарее |
Наиболее эффективные комбинации — с бифидобактериями и лактобактериями в составе синбиотиков. Пребиотики (инулин, ФОС) усиливают действие P. freudenreichii.
Питание и пребиотики на фоне приёма
- Предпочтительные волокна: Инулин, фруктоолигосахариды (ФОС), резистентный крахмал (зелёный банан, охлаждённый картофель) — служат субстратом для ферментации.
- Продукты для ограничения: Сахар, рафинированные углеводы, ультраобработанная пища — способствуют росту патогенной флоры и подавляют полезные бактерии.
- Ферментированные продукты: Кефир, квашеная капуста, мисо — могут дополнять приём пробиотика, но не заменяют стандартизированные формы по концентрации КОЕ.
Выращивание в домашних условиях
Штамм Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii теоретически культивируем, но требует строгих условий.
- Питательная среда: Обезжиренное молоко (10–12%), овощной отвар с добавлением пептона и дрожжевого экстракта.
- Источники углеводов: Лактоза (4–5 г/л), можно добавить инулин (2–3 г/л) для стимуляции роста.
- Температурный режим: 30–37 °C.
- Длительность инкубации: 48–72 часа.
- Аэрация: Строго анаэробные условия. Использовать герметичные ёмкости, можно добавить слой растительного масла для создания анаэробной среды.
- Признаки успеха: Повышение кислотности (pH ~5,0–5,5), образование пузырьков CO₂ («глазки» в молочной массе), слабокислый вкус, отсутствие плесени.
- Меры стерильности: Стерилизация посуды (кипячение/автоклавирование), использование чистых инструментов, изоляция от других ферментаций.
- Хранение маточной культуры: В холодильнике (4 °C) с пересевом каждые 7–10 дней. Для длительного хранения — замораживание или лиофилизация (в домашних условиях сложно).
⚠️ Предупреждение: Домашнее культивирование не гарантирует стерильность, точную концентрацию КОЕ и отсутствие контаминации. Риск роста патогенных бактерий или плесени. Для терапевтических целей предпочтительны сертифицированные препараты с контролируемым составом.
Сохранение эффекта после отмены
Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii — транзиторный штамм. Он не колонизирует кишечник на постоянной основе и вымывается в течение нескольких дней после прекращения приёма.
Однако метаболические эффекты (например, изменение профиля SCFA, снижение воспаления) могут сохраняться в течение нескольких недель после курса, особенно при одновременном изменении диеты.
Стратегии закрепления эффекта:
- Периодический приём (например, 1 курс в 3 месяца)
- Постоянное включение в рацион ферментированных продуктов
- Регулярное потребление пребиотиков
При хронических состояниях (например, метаболический синдром, СРК) может потребоваться длительный или циклический приём.
Долгосрочная безопасность
Штамм имеет длительную историю безопасного употребления в молочных продуктах. Данные о приёме в виде БАДов в течение нескольких месяцев не выявили серьёзных побочных эффектов.
Риск горизонтального переноса генов устойчивости теоретически существует, но для P. freudenreichii subsp. shermanii не описано передачи плазмид с генами устойчивости к патогенам. Все коммерческие штаммы проверяются на отсутствие таких генов.
Рекомендации по мониторингу: При длительном приёме — контроль общего состояния, стула, при необходимости — анализ микробиоты (по показаниям). У пациентов с иммунодефицитом — обязательный контроль врача.
Заключение
Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii — перспективный представитель пробиотиков «следующего поколения», чьё действие основано не на колонизации, а на выработке биоактивных метаболитов, особенно пропионовой кислоты и витамина B12. Он занимает нишу метаболической поддержки кишечника, укрепления барьера и модуляции воспаления.
В клинической практике его чаще используют как часть синбиотических формул или функциональных продуктов. Прямых доказательств терапевтической эффективности при серьёзных заболеваниях пока недостаточно, но исследования продолжаются.
Перспективы связаны с разработкой штаммов с повышенной продукцией B12, комбинированными формулами для метаболического синдрома и включением в протоколы превенции воспалительных заболеваний кишечника. Однако для широкого клинического применения требуются крупные рандомизированные исследования.
Применение должно быть осознанным, с учётом индивидуальных особенностей пациента и под контролем специалиста.