Метабиотики в медицине и биологии¶

Метабиотик — класс биологически активных веществ и препаратов, которые представляют собой продукты метаболизма (жизнедеятельности) пробиотических микроорганизмов либо их структурные компоненты и используются для нормализации состава и функции микробиоты человека, прежде всего кишечной. В отличие от пробиотиков, содержащих живые микроорганизмы, и пребиотиков, служащих для них питательным субстратом, метабиотики не требуют заселения кишечника живыми клетками: они непосредственно поставляют в организм уже готовые метаболиты, влияющие на физиологию хозяина.

¶Определение и место в классификации

Термин «метабиотик» был предложен в 2000-х годах для обозначения препаратов на основе метаболитов пробиотических бактерий. Концепция возникла как ответ на ограничения классических пробиотиков: живые штаммы чувствительны к кислотности желудка, антибиотикам, условиям хранения и не всегда приживаются в кишечнике. Метабиотический подход переносит акцент с самого микроорганизма на результат его работы — низкомолекулярные соединения, которые и оказывают биологический эффект.

В общей схеме средств, воздействующих на микробиоту, выделяют несколько групп:

• пробиотики — живые микроорганизмы (лактобациллы, бифидобактерии, некоторые дрожжи);
• пребиотики — неперевариваемые пищевые компоненты, стимулирующие рост собственной микрофлоры;
• синбиотики — комплексы пробиотиков и пребиотиков;
• постбиотики — инактивированные микроорганизмы и их фрагменты;
• метабиотики — готовые метаболиты и сигнальные молекулы микроорганизмов.

Границы между постбиотиками и метабиотиками в литературе иногда размываются, поскольку к последним относят и структурные компоненты клеточной стенки бактерий.

¶Химический состав и действующие вещества

Метаболиты, лежащие в основе метабиотиков, разнообразны по химической природе. К наиболее изученным относятся:

• короткоцепочечные жирные кислоты — масляная, пропионовая, уксусная; они служат источником энергии для эпителия толстой кишки и регулируют местный иммунитет;
• молочная кислота и её соли, влияющие на кислотность среды;
• экзополисахариды и компоненты клеточной стенки (пептидогликан, тейхоевые кислоты), взаимодействующие с рецепторами иммунных клеток;
• бактериоцины — антимикробные пептиды, подавляющие рост патогенов;
• витамины группы B и K, синтезируемые бактериями;
• сигнальные молекулы, участвующие в межклеточной коммуникации микроорганизмов и в диалоге «микробиота — хозяин».

Именно этот набор соединений определяет физиологическое действие метабиотиков.

¶Механизмы действия

Действие метабиотиков реализуется по нескольким направлениям. Во-первых, они непосредственно восполняют дефицит метаболитов, который возникает при дисбиозе — нарушении состава микробиоты. Во-вторых, короткоцепочечные жирные кислоты поддерживают барьерную функцию кишечного эпителия, снижая его проницаемость. В-третьих, метаболиты модулируют иммунный ответ: стимулируют созревание регуляторных T-клеток, влияют на продукцию цитокинов. В-четвёртых, отдельные соединения подавляют рост условно-патогенных бактерий, конкурируя с ними за среду.

Важное преимущество метабиотиков — устойчивость к антибиотикам и агрессивной среде желудочно-кишечного тракта, а также стабильность при хранении.

¶Применение

Метабиотики применяются преимущественно в гастроэнтерологии, педиатрии и при реабилитации после антибактериальной терапии. Основные направления:

• коррекция дисбиоза кишечника;
• восстановление микробиоты после приёма антибиотиков;
• поддержка при воспалительных заболеваниях кишечника;
• профилактика и вспомогательная терапия при аллергических состояниях, связанных с микробиотой;
• применение в животноводстве как альтернатива кормовым антибиотикам.

В России и ряде стран СНГ метабиотики выделены в отдельную группу среди средств, регулирующих микробиоценоз, и представлены препаратами на основе метаболитов Bacillus subtilis, лактобацилл и бифидобактерий.

¶Отличия от пробиотиков и дискуссионные вопросы

Ключевое отличие состоит в том, что метабиотик не является живым организмом и не колонизирует кишечник. Это снимает часть проблем пробиотиков, но порождает вопросы: эффект метаболитов обычно краткосрочен, поскольку они не воспроизводятся в организме самостоятельно. Кроме того, состав метаболитов зависит от конкретного штамма и условий культивирования, что затрудняет стандартизацию препаратов.

В научном сообществе продолжается дискуссия о терминологии: часть исследователей считает метабиотики подгруппой постбиотиков, другие настаивают на самостоятельном статусе. Клиническая доказательная база по метабиотикам на 2020-е годы остаётся менее обширной, чем по пробиотикам, что связано с относительной новизной направления.

¶Перспективы

Развитие метабиотиков связывают с персонализированной медициной: предполагается подбирать состав метаболитов под конкретный профиль микробиоты пациента. Перспективными считаются направления, связанные с онкологией, метаболическим синдромом и нейробиологией (ось «кишечник — мозг»). Исследования в этих областях продолжаются, и окончательные выводы о клинической эффективности ряда препаратов пока не сформулированы.

Источники: обзоры по пробиотикам, пребиотикам и метабиотикам в рецензируемых медицинских журналах; материалы по микробиологии кишечника; публикации о короткоцепочечных жирных кислотах и их физиологической роли.