Probioottisista jugurttilaktobasilleista apua suunterveyteen
Lyhyesti: Probioottisista eli terveysvaikutteisista bakteereista saattaa olla apua myös suusairauksien kurissapitämisessä. Väitöskirjatutkimuksessa tutkittiin bulgarialaisten meijerikantojen, Lactobacillus bulgaricusbakteerien, turvallisuutta ja kudosvaikutuksia. Laktobasillien tarttumisominaisuuksia tutkittiin käyttäen hydroksiapatiittia simuloimaan hammaskudosta. Tulokset osoittivat, että tietyt meijeribakteerikannat tarttuivat toisia paremmin ja soveltuvat siten jatkotarkasteluun. Syljen puolustusentsyymi lysotsyymi edesauttoi bakteerien tarttumista. Havainnoilla on käytännön merkitystä, sillä probioottinen teho edellyttää bakteerien kykyä tarttua kohdekudokseen. Kudosturvallisuus on tärkeää kaikessa bakteeriterapiassa. Tutkimussarjan toisessa osassa keskityttiin Lactobacillus bulgaricus -kantojen vaikutuksiin tulehdusreaktioiden ja kudosmodulaation kannalta. Verrattaessa meijeribakteerikantojen vaikutusta tunnettujen patogeenibakteerien vaikutukseen, eivät tutkitut laktobasillit aktivoineet kudosmatriisin metalloproteinaaseja. Havainto korostaa laktobasillien harmittomuutta, joten ne vaikuttavat turvallisilta.
Vastaväittäjä: Seppo Salminen, professori, Turun yliopisto
Kustos: Jukka H. Meurman, professori, Helsingin yliopisto
Esitarkastajat: Riitta Korpela, professori, Helsingin yliopisto ja Jorma Tenovuo, professori, Turun yliopisto
Ohjaajat: Jukka H. Meurman, professori, Helsingin yliopisto ja Maria Baltadjieva, professori, Plovdivin lääketieteellinen yliopisto, Bulgaria
Väitöskirja tarkastettiin Turun yliopistossa 4.12.2009
Probiootteja eli elimistölle terveellisiä bakteereja on tutkittu 1900-luvun alusta alkaen. Ranskalaiset tutkijat havaitsivat, että Balkanin vuoristossa ihmiset elivät tavallista vanhemmiksi. Nobelin palkinnon vuonna 1908 saanut Ilya Metchnikoff esitti hypoteesin, että syynä oli ko. väestön nauttimat hapanmaitotuotteet kuten jugurtin valmistuksessa käytetyt laktobasillit. Myöhemmät tutkimukset ovat vahvistaneet probioottisten kantojen suotuisan vaikutuksen immuunivasteeseen. Probiootit saattavat myös estää lasten kariesta sekä vanhusten sieni-infektioita.
Tässä väitöskirjahankkeessa tutkittiin kokeellisesti Bulgarian vuoristomeijereistä eristettyjä laktobasillikantoja, erityisesti Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus -bakteereita mahdollisen suubiologisen käytön suhteen. Huomiota kiinnitettiin paitsi ko. bakteerien ominaisuuksiin, myös niiden mahdollisiin turvallisuusriskeihin, ja tutkittiin bakteerien vaikutuksia limakalvon rakenneyksiköihin. Tutkimushypoteeseina oli, että kyseiset bakteerit soveltuvat hammaslääketieteelliseen käyttöön ja että ne ovat isäntäelimistölle kudosturvallisia.
Tutkimusaineisto ja menetelmät
Tutkimuksissa oli 15 bulgarialaista bakteerikantaa sekä referenssikantana mm. Valion Gefilus-tuotesarjasta tuttu Lactobacillus rhamnosus GG. Bakteerien aiheuttamia kudosreaktioita tutkittiin sidekudoksen matriisikomponentteihin mittaamalla mm. gelatinolyyttistä aktiviteettia (MMP-9). Laktobasillien käyttäytymistä muiden suubakteerien kanssa tutkittiin selvittämällä niiden tarttumisominaisuuksia sekä inhibitiota yhdessä ja erikseen kahdeksan viridans-ryhmän streptokokkikannan ja parodontopatogeenien Aggregatibacter actimomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis ja Fusobacterium nucleatum kanssa agar-diffuusikokein sekä radioaktiivisesti leimatuilla bakteereilla. Tarttumista tutkittiin apatiittiin ja epiteelisoluihin. Lysotsyymikäsittelyn merkitystä tutkittiin myös adheesiokokeissa yhdessä Streptococcus sanguiksen kanssa. Laktobasillien aiheuttamia sytokiinireaktioita selvitettiin kudosviljelyssä mittaamalla interleukiini-8 (IL-8)- ja tuumorinekroosifaktori-alfa (TNF-?)- pitoisuuksia altistuskokeissa eri bakteerilajien kombinaatioissa.
Tulokset ja johtopäätökset
Tutkimuksessa havaittiin huomattavia eroja tutkittujen 15 laktobasillikannan välillä erityisesti niiden tarttumisominaisuuksissa. Lysotsyymikäsittely lisäsi merkittävästi bakteerien tarttumista sylkipellikkelin peittämään apatiittiin. Lysotsyymi kuuluu suun puolustustekijöihin, joten tulos on hyvä. Laktobasillien aiheuttama streptokokkien kasvun esto myös vaihteli suuresti kantojen välillä. Yksikään tutkituista kannoista ei inhiboinut virulentteja S. anginosus -bakteereita. P. gingivaliksen ja F. nucleatumin inhibitio oli myös heikkoa, sen sijaan A. actinomycetemcomitans oli herkkä laktobasillien vaikutukselle.
Epiteelisolujen sytokiinivasteet olivat heikkoja kaikille tutkituille laktobasilleille. Vain yksi kymmenestä L. delbrueckii -kannasta aiheutti TNF-α-pitoisuuden nousua, kun taas esimerkiksi yhteisviljely P. gingivaliksen kanssa aiheutti heti merkittävän sytokiinipurskeen koejärjestelyssä.
Tulokset osoittivat siis huomattavia eroja saman lajinkin laktobasillikantojen välillä ja korostavat probioottikäyttöön valittavien kantojen huolellisen valinnan merkitystä. Laktobasillikannat vaikuttivat kuitenkin hyvin kudosystävälisiltä, joten ei ole odotettavissa haittavaikutuksia. Vaikutuksista hammasterveyteen tarvitaan kuitenkin runsaasti lisätutkimuksia. Bulgarialaisilla vuoristomeijeribakteereilla havaittiin mielenkiintoisia ominaisuuksia, joten on mahdollista, että niiden joukosta löytyy uusia probioottisia kantoja myös suun olosuhteisiin.
Probiotic activity of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus in the oral cavity
The long -established tradition of yogurt consumption has been related to longevity of some populations in the Balkans. Yogurt starter L. delbrueckii subsp. bulgaricus and Str. thermophilus have recently been recognized as probiotics for which a health benefit has been verified. However, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, despite its wide availability in fermented dairy products, has not been evaluated for probiotic acivity in the mouth.
The aims of these studies were to investigate the main in vitro properties of L. delbrueckii subsp. bulgaricus and to outline its potential as an oral probiotic.
To rule out deleterious effects of L. delbrueckii subsp. bulgaricus on extracellular matrix structures, safety issues were first addressed by assessing its proteolytic activity and ability to convert matrix metalloproteinase-9 to its active form. All strains tested demonstrated low gelatinolytic activity and no activation of MMP-9.
The ability to inhibit growth of pathogens is a desirable property for probiotic candidates. Four L. delbrueckii subsp. bulgaricus strains showed pronounced inhibitory activity against both clinical and commercial strains of Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Oral streptococci showed species-dependent susceptibility to yogurt lactobacilli. However, growth of common periodontal pathogens, Porphyromonas gingivalis and Fusobacterium nucleatum, was not affected when co-cultured with yogurt lactobacilli. Adhesion of L. delbrueckii subsp. bulgaricus strains to saliva-coated surfaces was lower than that of L. rhamnosus strain GG. However, one strain of L. delbrueckii subsp. bulgaricus showed binding frequency comparable to that of S. sanguinis. Lysozyme pretreatment of the samples significantly increased the adhesion of lactobacilli to saliva-coated surfaces.
Yogurt lactobacilli were studied for their effect on production of cytokine (TNF-α, IL-8) by oral epithelial cells. A strain- and time-dependent induction of IL-8 was observed, with live bacteria inducing the highest levels of cytokine secretion.
According to this series of studies, among L. delbrueckii subsp. bulgaricus species exist strains that could have potential in prophylaxis and management of common oral infectious diseases.
Osajulkaisut
I Stamatova I, Kari K, Meurman JH. In vitro evaluation of antimicrobial activity of putative probiotic lactobacilli against oral pathogens. Int J Probiotics Prebiotics 2007; 2: 225–32.
II Stamatova I, Kari K, Vladimirov S, Meurman JH. In vitro evaluation of yoghurt starter lactobacilli and Lactobacillus rhamnosus GG adhesion to saliva-coated surfaces. Oral Microbiol Immunol 2009; 24: 218–23.
III Stamatova I, Meurman JH, Kari K, Tervahartiala T, Sorsa T, Baltadjieva M. Safety issues of Lactobacillus bulgaricus with respect to human gelatinases in vitro. FEMS Immunol Med Microbiol 2007; 51: 194–200.
IV Stamatova I, Kari K, Meurman JH. Probiotic challenge of oral epithelial cells in vitro. Int J Probiotics Prebiotics (painossa).
Julkaisun pysyvä osoite on http://urn.fi/ URN:ISBN:978-952-10-6153-0
Iva Stamatova, Dr. Med. Dent., HLT