Escherichia coli (Escherichia coli kmen Nissle 1917, sérotyp O6:K5:H1) jako probiotikum v klinické praxi

Střevní mikroflóra představuje obrovský a velmi dynamický systém, který obsahuje téměř desetkrát více bakterií, než je počet všech buněk v celém lidském těle. Bakteriální flóra vytváří asi 1–2 kg střevního obsahu a je tvořena asi 400–500 bakteriálními druhy, jejichž celková metabolická aktivita se vyrovná metabolické činnosti jater. Více než 60 % bakteriálních species nebylo ještě prozkoumáno, protože jsou nekultivovatelné. V posledních letech se potvrdilo, že bakteriální střevní flóra má velmi duležité účinky na trávicí pochody, stimulaci imunitního systému, udržení střevní bariérové funkce a výživu sliznice trávicí trubice (tab. 1). Fetus, až do doby porodu bezmikrobní, je post partum postupně osídlován zárodky, s nimiž přichází do styku v prostředí, které jej obklopuje. K prvním kolonizátorum střeva náležejí bakterie Escherichia coli (E. coli). Díky své zvláštní látkové přeměně (fakultativní aerobi a anaerobi) jsou schopny prostředí střeva modulovat tak, že se ve střevu mohou následně usídlit i anaerobní mikroorganismy.

Střevní mikroflóra představuje obrovský  a velmi dynamický systém, který obsahuje téměř desetkrát více bakterií, než je počet všech  buněk v celém lidském těle. Bakteriální flóra  vytváří asi 1–2 kg střevního obsahu a je tvořena asi 400–500 bakteriálními druhy, jejichž celková metabolická aktivita se vyrovná metabolické činnosti jater. Více než 60 % bakteriálních species nebylo ještě prozkoumáno, protože jsou nekultivovatelné. V posledních letech se potvrdilo, že bakteriální střevní flóra má velmi duležité účinky na trávicí pochody, stimulaci imunitního systému, udržení střevní bariérové funkce a výživu sliznice trávicí trubice (tab. 1).

Fetus, až do doby porodu bezmikrobní, je post partum postupně osídlován zárodky, s nimiž přichází do styku v prostředí, které jej obklopuje. K prvním kolonizátorum střeva náležejí bakterie Escherichia coli (E. coli). Díky své zvláštní látkové přeměně (fakultativní aerobi a anaerobi) jsou schopny prostředí střeva modulovat tak, že se ve střevu mohou následně usídlit i anaerobní mikroorganismy.

Jedním z těchto fyziologických (náležejících k lidské střevní flóře) kmenu je E. coli kmen Nissle 1917, který je jako probiotický lék využíván při ruzných indikacích.

Jako probiotika se označují živé mikroorganismy lidského puvodu, které příznivě ovlivňují zdraví člověka. Prebiotika jsou složky stravy, které nejsou tráveny enzymatickým systémem trávicího traktu a přicházejí nenatráveny do tlustého střeva. Patří sem oligofruktany a polysacharidy. Synbiotika jsou pak směsí probiotik a prebiotik, která příznivě ovlivňuje složení střevní mikroflóry příjemce [2].

Probiotika musí splňovat  řadu duležitých kritérií, která jsou podmínkou pro jejich klinické využití, terapeutickou účinnost a bezpečnost (tab. 2). Výše uvedená kritéria splňuje velmi málo probiotik, která se v současné době používají v klinické praxi. Jedním z nejlépe charakterizovaných kmenu je E. coli kmen Nissle 1917.

Charakteristika

V roce 1917 informoval prof. Alfred Nissle o objevu nového kmene Escherichia coli, který nevykazuje patogenní vlastnosti a má inhibiční vliv na rust jiných mikrobu. Bakterie byla označena jménem svého objevitele a rokem, kdy byly její vlastnosti popsány. Tento kmen byl puvodně izolován ze střevní flóry jediných dvou neonemocnělých příslušníku vojenské roty postižené dysenterií v pruběhu první světové války v srbochorvatské Dobrudži. Lyofilizovaná biomasa z těchto nepatogenních bakterií Escherichia coli kmene Nissle 1917, sérotyp O6:K5:H1, se v klinické praxi používá jako probiotikum pod názvem Mutaflor.

Escherichia coli kmen Nissle 1917 byla prověřena molekulárněgenetickou typizací pomocí stanovení DNA makrorestrikčním testem a PCR plazmidovou analýzou. Byla definována sérologická typizace (O6:K5:H1), uskutečněna mikrobiologická charakteristika s 21 kmenově typickými metabolickými charakteristikami, biochemická typizace membránových lipidu a lipopolysacharidu a bylo stanoveno  spektrum buněčných bílkovin. Na základě uvedených charakteristik jde o jedno z nejlépe typizovaných a prověřených probiotik. Nebyly zjištěny žádné patogenní vlastnosti mikroorganismu (tab. 3).

Mechanismus účinku

Příznivý mechanismus účinku Mutafloru je multifaktoriální a podílí se na něm:

– kompetence s patogenními organismy o adherenci na povrch kolonocytu a s utilizací metabolických substrátu;

– tvorba mikrocinu a kolicinu – peptidu, které inhibují rust nebo destruují ostatní mikroby;

– účast na tvorbě metabolických substrátu pro kolonocyty, zvláště mastných kyselin s krátkým řetězcem (butyrátu) a některých aminokyselin a na zlepšení bariérové funkce střeva;

– stimulační účinek na lokální imunitní systém střeva (zvýšením tvorby imunoregulačních cytokinu).

Dávkování

Mutaflor splňuje všechny požadavky na bezpečnost, a muže být proto podáván i ve vysokých dávkách. Jedna potahovaná 100mg tobolka obsahuje lyofilizovanou biomasu s 2,5–25 x 109 bakteriemi, 20mg  tobolka obsahuje 0,5–5 x 109 životaschopných bakterií. Vnitřní obal tobolky  je z tvrzené želatiny a zevní povrch je odolný vuči žaludeční kyselině. Tato úprava umožňuje, že se povrch naruší až v oblasti distálního ilea a k uvolnění biomasy  dojde až v oblasti terminálního ilea. Protože je Escherichia coli kmen Nissle 1917 opatřena fimbriemi (typy-I-F1C), velmi ochotně dochází k adherenci mikroorganismu na povrchu kolonocytu. Doporučená dávka je zpočátku terapie (1.–4. den) 1 tobolka (100 mg ) denně, pak se pokračuje dávkou 2 tobolky denně. V některých případech je vhodné zahájit léčbu  menší dávkou (např. 20 mg  denně), která se postupně zvyšuje až na optimální dávku, tj. 200 mg denně. U dětí mladších 12 let se podávají dávky podstatně nižší (1.–4. den 20 mg denně, pak 40 mg denně). Pro zmírnění obtíží se doporučuje léčba v trvání alespoň 6 týdnu, horní hranice není omezená.

Vedlejší nežádoucí účinky jsou velmi vzácné, muže se objevit nadměrné nadýmání, které je zpusobeno vysokou dávkou léku, při snížení dávky rychle mizí.

Experimentální a klinické zkušenosti

Prevence enterokolitidy novorozencu

Kolonizace puvodně sterilního gastrointestinálního traktu začíná ihned po narození. Kontakt imunitního systému střeva s bakteriálními antigeny je nesmírně duležitý, protože vzájemná interakce urychluje jeho maturaci. První bakterie, jež za fyziologických okolností kolonizují trakt, jsou Enterobacteriacae, později jsou koliformní organismy nahrazeny anaeroby. Jestliže je kolonizace střeva porušena, např. u nedonošených dětí, muže abnormální osídlení traktu vést ke vzniku nekrotizující enterokolitidy.

Bylo zjištěno, že kolonizace střeva novorozencu donošených i předčasně narozených nepatogenními kmeny E. coli 083 nebo Nissle 1917 příznivě ovlivňuje lokální i systémový imunitní systém. Probiotika zvyšují  koncentraci specifických protilátek ve střevním obsahu, ve slinách i v séru. Cukrowska studovala vliv kolonizace E. coli kmen Nissle 1917 na humorální a buněčnou imunitu u předčasně narozených dětí. U 36 předčasně narozených dětí bylo zahájeno podávání E. coli kmen Nissle 1917 v dávce 1 ml 3x denně. Jako kontrolní skupina sloužilo 27 předčasně narozených dětí, které dostávaly placebo. Gestační věk novorozencu byl v obou skupinách stejný (33. týden). Ukázalo se, že E. coli kmen Nissle 1917 stimuluje humorální i buněčnou odpověi u předčasně narozených novorozencu. Nejvyšší koncentrace specifických protilátek byla nalezena za 14 dnu od počátku léčby. Kolonizace střeva vedla k signifikantnímu zvýšení proliferační aktivity lymfocytu v pupečníkové krvi v porovnání s kontrolní skupinou. Bylo přímo potvrzeno, že orální aplikace E. coli kmen Nissle 1917 u předčasně narozených dětí významně  stimuluje specifickou humorální a buněčnou odpověi a současně stimuluje nespecifickou přirozenou imunitu [1].

Preventivní účinek kolonizace střev nepatogenní Escherichia coli kmen Nissle 1917 u předčasně narozených dětí byl již téměř před sto lety předpovězen Nisslem. V současné době se Mutaflor využívá jako profylaktické opatření před nekrotizující enterokolitidou u nedonošených dětí.

Idiopatické střevní záněty

Obrovský a variabilní antigenní náboj daný střevní flórou je pro slizniční střevní imunitní systém duležitý nejen pro jeho vyzrání po narození, ale také pro vytvoření orální tolerance. Její podstatou je, že  slizniční imunitní systém se dokáže vyhnout odpovědi na tento antigenní tlak, ale na druhé straně  si zachovává schopnost velmi rychlé a mohutné odpovědi na infekci. Experimentální práce ukázaly, že idiopatické střevní záněty, ulcerózní kolitida  a Crohnova choroba vznikají v dusledku abnormální imunitní reaktivity k normální střevní flóře u geneticky predisponovaných jedincu. Význam bakteriální flóry pro vznik idiopatických střevních zánětu vychází z řady experimentálních a klinických pozorování (tab. 4).

Pelech v roce 1998 publikoval výsledky studie, do které bylo zařazeno celkem 50 nemocných z české republiky, kteří byli v remisi ulcerózní kolitidy. Nemocní byli randomizováni do dvou skupin. První skupina pacientu užívala Mutaflor (200 mg) a placebo mesalazinu a druhá skupina mesalazin (1 500 mg) a placebo Mutafloru. Počet relapsu ulcerózní kolitidy se v obou skupinách během 12týdenního sledování nelišil. Počet relapsu v mutaflorové skupině byl 9,1 % proti 4,0 % s terapií mesalazinem. Nebyly pozorovány žádné závažné nežádoucí účinky [5].

V britské studii publikované v roce 1999 bylo celkem 116 pacientu s aktivní ulcerózní kolitidou. Studie probíhala jako dvojitě slepá, randomizovaná zkouška, ve které jedna skupina nemocných dostávala kortikosteroidy v kombinaci s mesalazinem a gentamicinem a ve druhém rameni kortikosteroidy, gentamicin a Mutaflor. Byl hodnocen počet nemocných dovedených do remise a délka doby do dalšího relapsu nemoci. Počet pacientu, kteří dosáhli remise, byl 75 % ve skupině s mesalazinem a 68 % s terapií Mutaflorem. Pruměrná doba k dosažení remise byla 44 dnu u mesalazinu a 42 dnu při léčbě Mutaflorem. Počet relapsu v pruběhu jednoho roku byl v obou skupinách velmi vysoký (73 % v mesalazinové a 67 % v mutaflorové skupině). V této studii pocházející z jednoho centra se ukázalo, že Mutaflor je stejně účinný v udržení remise jako mesalazin [6].

Kruise referoval v roce 2001 o výsledcích multicentrické studie 60 center, do níž bylo zařazeno celkem 327 pacientu, kteří trpěli ulcerózní kolitidou s déletrvající remisí. Studie porovnávala účinnost Mutafloru (200 mg  denně) s mesalazinem (1 500 mg) v dlouhodobé léčbě trvající 12 měsícu. Hlavním cílem bylo zjistit počet relapsu nemoci, hodnocených podle klinických, endoskopických a histologických kritérií. četnost recidiv během 12měsíční léčby byla 36,4 % v rameni s Mutaflorem proti 33 % relabujících nemocných léčených obvyklou dávkou mesalazinu. Zjištěné výsledky velmi precizně provedené studie potvrdily předchozí zjištění, že Mutaflor je stejně účinný v udržovací terapii ulcerózní kolitidy jako mesalazin [3,4].

V současné době probíhá studie hodnotící účinnost dlouhodobé udržovací léčby u Crohnovy ileokolitidy. Velmi nadějné se zdá být v budoucnosti využití Mutafloru v terapii pouchitidy.

Postantibiotické prujmy a střevní dyspepsie

Kolonizační rezistence střevní mikroflóry je schopnost fyziologické střevní flóry zabránit uchycení a proliferaci patogenu. Po antibiotické léčbě se objevují u 1–30 % léčených prujmy nebo střevní dyspepsie. Příčinou bývá snížení metabolismu polysacharidu a snížení produkce mastných kyselin s krátkým řetězcem jako základního substrátu pro metabolismus kolonocytu. Druhým mechanismem je  snížení kolonizační rezistence střevní mikroflóry a přerustání bakterií, které jsou přítomny ve velmi malých počtech i za fyziologických podmínek. Typickým zástupcem této flóry je Clostridium difficile. Obnova kolonizační rezistence střevní mikroflóry je  duležitým počinem k nápravě porušené rovnováhy. V tomto ohledu je možné využít Mutaflor v terapii a prevenci střevních dyspepsií a prujmu vyvolaných předcházející antibiotickou terapií.

Prujmovitá forma dráždivého tračníku a funkční střevní dyspepsie

Funkční střevní dyspepsie a prujmovitá forma dráždivého tračníku jsou další vhodnou indikací k zavedení dlouhodobé léčby Mutaflorem. Příznivý účinek přípravku spočívá v úpravě narušeného střevního mikroprostředí, ústupu bakteriální flóry, která se podílí na kvasných a hnilobných procesech. V celkovém výsledku se zmenšuje pocit plynatosti, křečovitých bolestí a vodnatých stolic. U nemocných s funkční střevní dyspepsií je vhodné začít s nižším dávkováním.

Závěr

Mutaflor je jedno z nejlépe prozkoumaných a prokazatelně účinných probiotik, které lze použít v terapii zánětlivých chorob střev, funkční střevní dyspepsie, infekčních prujmu a prujmu spojených s podáváním antibiotik. V budoucnosti dojde pravděpodobně ještě k dalšímu rozšíření jeho indikačního spektra (Crohnova choroba, pouchitida). Velmi nadějné se zdá být jeho využití v neonatologii.