Část třetí Postbiotika a onemocnění ledvin

Poranění ledvin způsobené dietou

Postbiotika byla studována u preklinických, ale ne u klinické dietou indukované hypertenze a onemocnění ledvin. Postbiotikum získané ze sonikovaného Lactobacillus paracasei izolovaného z egyptského sýra bylo podáváno dospělým albínským samcům krys Wistar krmeným dietou s vysokým obsahem tuků po dobu 9 týdnů a porovnáno s atorvastatinem léčeným nebo placebem, aby se vyhodnotil vliv na hmotnost a lipidy [86 ]. Postbiotikum obsahovalo několik enzymů, včetně proteáz, lipáz a antioxidačních enzymů (superoxiddismutáza, kataláza a glutathionperoxidáza) a vykazovalo antibakteriální aktivitu proti patogenním bakteriím. Jak postbiotikum, tak atorvastatin snižovaly celkové sérové ​​lipidy, sérové ​​triglyceridy a celkový sérový cholesterol a bránily nárůstu tělesné hmotnosti. Celková tělesná hmotnost atorvastatinem a postbioticky léčených potkanů ​​však byla nižší než u potkanů ​​krmených normální stravou, což může být důvodem k obavám. V tomto ohledu byla prokázána toxicita atorvastatinu, jako jsou zvýšené hladiny jaterních enzymů a bilirubinu, zatímco u postbiotické léčby to nebylo pozorováno. Dieta s vysokým obsahem tuků má za následek onemocnění ledvin charakterizované zvýšením hladiny kreatininu, kyseliny močové a močoviny v séru, což překvapivě zhoršil atorvastatin. U postbioticky léčených potkanů ​​zůstaly hladiny sérového kreatininu, kyseliny močové a močoviny v normálním rozmezí a byly nižší než u potkanů ​​s vysokým obsahem tuků s nebo bez léčby atorvastatinem [86]. Ačkoli molekulární mechanismy nebo základní patofyziologie ledvin nebyly prozkoumány, zdálo se, že postbiotická léčba má ochranný účinek proti dysfunkci ledvin vyvolané vysokým obsahem tuků.

Kliknutím sem zakoupíte produkty Cistanche

Potenciální postbiotikum, které bylo také studováno v preklinickém modelu hypertenze a poškození ledvin vyvolané dietou, je sůl GABA. Pro preklinické studie byla GABA-sůl připravena kultivací Lactobacillus brevis BJ20 po dobu 24 hodin a poté dále fermentována se 40 procenty (w/w) rafinované soli mořské vody po dobu 6 hodin a poté filtrována a rozprašována sušením, čímž se získá GABA-sůl. GABA-sůl obsahovala 0,76 % ± 0,01 % GABA, stejně jako další neměřené postbiotické složky [87]. Na základě informací uvedených v rukopisu se nezdá, že by byl proveden žádný krok čištění k odstranění jiných bakteriálních metabolitů. Léčba perorální GABA solí a solí byla porovnána na myším modelu hypertenze vyvolané dietou s vysokým obsahem soli a vysokým obsahem cholesterolu. Nahrazení soli GABA-sůl zmírnilo dietou vyvolané zvýšení sérového kreatininu a močoviny, krevní tlak, tloušťku intima-media a další změny v aortě, jako je polarizace M1 (exprese CD86), buněčná smrt ( TUNEL barvení) a hladiny TNF a indukovatelné syntázy oxidu dusnatého (NOS). Kromě toho jsou změny vyvolané GABA solí konzistentní s pozorováním in vivo v kultivovaných makrofázích, endoteliálních buňkách a buňkách hladkého svalstva cév. Zatímco autoři předpokládali, že jakýkoli vliv GABA-soli byl způsoben obsahem GABA, dalo by se očekávat, že přípravek GABA-soli bude obsahovat další bakteriální produkty, tj. bude postbiotický, a z provedených experimentů zůstává nejasné, který jednotlivec nebo kombinace postbiotických složek byla zodpovědná za pozorovaný účinek. Ve skutečnosti nebylo testováno, zda samotná GABA přidaná ke kontrolní soli má za následek stejné účinky jako postbiotická sůl GABA.

Herba Cistanche a extrakt z Cistanche

Studie GABA-sůl následovaly po předchozím popisu fermentovaného mléka obsahujícího GABA pomocí Lactobacillus casei kmene Shirota a Lactococcus lactis YIT 2027, které snižovaly krevní tlak u lidí a potkanů ​​[88,89]. Lb. kmen casei hydrolyzuje mléčnou bílkovinu na kyselinu glutamovou a Lc. mléčná přeměňuje kyselinu glutamovou na GABA (GABA 10–12 mg/dl). Z rukopisů však není jasné, zda fermentované mléko obsahovalo probiotika (tj. živé bakterie) a/nebo postbiotika (tj. mrtvé bakterie a jejich produkty) [89]. Studie na lidech byla pilotní studií, ve které 39 pacientů s mírnou hypertenzí dostávalo denně fermentované GABGABA nebo placebo (nefermentované mléko) po dobu 12-12 týdnů, kdy se v intervenční skupině snížil systolický krevní tlak o 17,4 ± 4,3 mmHg, což bylo hlášeno to b se statisticky významně liší od skupiny s placebem, ve které se krevní tlak také uvolnil [89]. U hypertenzních potkanů ​​SHR dieta obsahující lyofilizovaný GABA fermentovaný mk (100 g/kg, konečná koncentrace GABA 0,1 g/kg) zabránila progresivnímu zvýšení systolického krevního tlaku pozorovanému mezi 7. a 10. týdnem věku [88].

Cistanche prášek

Postbiotika v nefrotoxické AKI

Postbiotika byla studována v preklinické, ale ne v klinické AKI. V preklinických studiích byla AKI indukována podáním cisplatiny myším a závažnost poranění byla zvýšena perorálním podáním soli od 1 hodiny před cisplatinou až do 48 hodin po indukci AKI, s odečtem 72 hodin [90]. GABA-sůl byla připravena ve studiích hypertenze [87] s mírnými úpravami zahrnujícími další fermentaci Lactobacillus. plantarum BJ21, čímž se získá GABA-sůl, a dvě další sloučeniny, které byly označeny jako laktoGABA-sůl a postbiotická-GABA-sůl. Rukopis neuvádí další podrobnosti o různých procesech provedených/použitých k vytvoření těchto tří sloučenin nebo jejich úplného složení, kromě toho, že obsahovaly 93, 112 a 97 mg/g GABA a že 108, 175 a 109 mg/g nebyly ani chlorid sodný, ani GABA. Obsah chloridu sodného v mateřské soli mořské vody nebyl uveden. Výsledky jsou vyjádřeny velmi jasně, ale zdá se, že podávání soli zvýšilo závažnost AKI vyvolané platinou, jak bylo hodnoceno sérovým kreatininem a močovinou, histologickým poškozením, recesí zánětlivých mediátorů, zatímco jiná GABA-sůl byla ochranná. výsledky pro lakto-GABA-sůl a postbiotickou-GABA-sůl jsou nejasné [90].

Cistanche pilulky

Plán k postbiotické terapii onemocnění ledvin

Konečným cílem preklinického výzkumu je vyvinout produkty, které by mohly zlepšit diagnostiku a léčbu nemocí. Postbiotika nejsou dobře známá a výzkum postbiotik je stále v raných fázích a dosud nevedl k produktům pro klinické použití. Ještě nedávno v červenci 2022 byla postbiotika stále mylně definována jako terapeutické strategie, které se nedostávají do signálních drah mikrobiomu [91]. Navrhujeme cestovní mapu pro klinický vývoj postbiotik v oblasti onemocnění ledvin (obrázek 4). Nejprve by bylo nutné identifikovat klíčové bakteriální kmeny, které hrají důležitou roli ve vývoji a progresi onemocnění ledvin, a definovat mechanismy, které jsou základem jejich prospěšné funkce, protože se může stát, že se nemusí podílet všechny bakteriální složky. Rozpoznání, které fragmenty mají funkční roli a které ne, by mělo mimořádný význam ve vývoji postbiotik. Postbiotický přístup by překonal omezení spojená s produkty souvisejícími s probiotiky, zejména jejich nestabilitu. Dále je nutné charakterizovat optimální postupy výroby, formulace, podávání a experimenty in vitro potřebné ke stanovení optimální koncentrace a včasné identifikaci jakýchkoli bezpečnostních problémů. Studie in vitro by se měly zabývat jakýmkoli pozitivním nebo negativním dopadem postbiotik na kultivované buňky savců, včetně lidských střev, ledvin a imunitních buněk, jakož i na komplexní bakteriální komunity, pomocí technologií, jako je Dynamic Gastrointestinal Simulator (SIMGI®) [ 92]. Tubulární buňky jsou klíčové klíčové typy buněk ke studiu, vzhledem k tomu, že představují většinu ledvinové hmoty a mají řadu transportérů a receptorů, ačkoliv glomerulární a endoteliální buňky mohou být zajímavé. Následně jsou in vivo vyžadovány experimenty se zvířecími modely ledvinové moči. Vzhledem ke krátkým časovým liniím mohou být zajímavé preklinické modely AKI. Některé z nich navíc vedou k projevům CKD v rozumném časovém rámci (tzv. přechod AKI-k-CKD), takže z těchto studií lze získat vhled do chronicity. Žádná terapie AKI identifikovaná v preklinických modelech však nikdy nedosáhla rutinního klinického použití, což ukazuje na potenciálně velké rozdíly v patofyziologii a/nebo načasování intervence mezi preklinickými modely a lidským onemocněním. V tomto ohledu modely představující klinické situace, ve kterých může být vynález aplikován profylakticky na klinice, mohou nabídnout výhody (např. ischemie ledvin během chirurgického zákroku a expozice nefrotoxickým chemoterapeutickým činidlům). Aby byla postbiotika účinná, měla by být připravena tak, aby byla odolná vůči degradaci a zároveň dosáhla cílového segmentu gastrointestinálního traktu. Výrobní postupy by měly zajistit nízkou variabilitu hotového produktu a škálovatelnost pro výrobu velkých šarží. V tomto ohledu je dostupných několik postbiotických možností, od bakteriálních lyzátů přes kondicionované kultivační médium až po extracelulární vezikuly, jak bylo nedávno prokázáno u O. formigenes [93]. Kromě toho je třeba prozkoumat komplexnější postdocsisting různých bakterií kódujících cesty degradace oxalátů [72,94]. Konečně by měly být naplánovány RCT u pacientů s onemocněním ledvin. Krátkodobé studie by měly prokázat jejich bezpečnost u lidí a prozkoumat biomarkery jejich logické aktivity (např. oxalurie u pacientů s hyperoxalurií). Větší studie účinnosti zaměřující se na širší koncové body bude obtížnější navrhnout a financovat, ale je nutné shromáždit soubor údajů nezbytný pro schválení regulačními agenturami léčiva. V tomto ohledu je PH1 vzácné onemocnění, které má závažné, potenciálně život ohrožující komplikace, a léčba PH1 představuje jak nenaplněnou klinickou potřebu, tak atraktivní cíl z lidského i regulačního hlediska. Avšak vzhledem k tomu, že jde o závažný stav, ve kterém je kyselina šťavelová produkována endogenně, může být PH1 méně přístupný zásahům působícím na úrovni lumen střeva. Zkratkou k postbiotikům jako medikamentózní léčbě by bylo považovat je za výživové doplňky nebo léčebnou výživu. To by zvýšilo faktor spolehlivosti pro klinické studie, ale snížilo by to důvěryhodnost jakéhokoli tvrzení o zdravotním přínosu. Postbiotika O. formigenes mohou být vhodná k posouzení jako výživové doplňky u hyperoxalurie střevního původu. Tento stav je častější a méně závažný než PH1, což usnadňuje klinické studie nebo nutriční výzkum; cesta vstupu kyseliny šťavelové do těla probíhá požitím, podobně jako u postbiotik, což může zvýšit účinnost a konečně; existuje podskupina zdravotně uvědomělých, ale neuvážených osob s hyperoxalurií způsobující poškození ledvin v důsledku módních trendů nebo diet (např. odšťavňování), které by také mohly být náchylné k užívání doplňků, jako jsou postbiotika O. formigenes, zvláště pokud by to umožňovalo aby dodržovali své diety bezpečněji. Dalším potenciálním scénářem použití postbiotik O. formigenes je prevence urolitiázy spojené s antibiotiky, zejména pokud jsou zapotřebí dlouhodobá antibiotika, protože při léčbě antibiotiky se očekává, že pokusy o kolonizaci probiotiky O. formigenes budou marné [95]. Po uvedení na trh budou poregistrační studie sledovat dlouhodobé účinky na bezpečnost a účinnost. V případě postbiotik pro enterickou hyperoxalurii nám celý proces od výzkumu až po marketingové a postmarketingové zkušenosti může umožnit dozvědět se dost o intervenci, abychom ji mohli přepracovat pro závažnější stavy, jako je PH1.

Reference

86. Osman, A.; El-Gazzar, N.; Almanaa, TN; El-Hadary, A.; Sitohy, M. Lipolytické postbiotikum z Lactobacillus Paracasei zvládá metabolický syndrom u potkanů ​​Albino Wistar. Molekuly 2021, 26, 472. [CrossRef]

87. Syn, M.; Oh, S.; Lee, HS; Choi, J.; Lee, B.-J.; Park, J.-H.; Park, CH; Syn, KH; Byun, K. Hypertenze indukovaná vysokým cholesterolem/vysokým obsahem soli dietou u myší zeslabená gama-aminomáselná kyselina-sůl. Korejský J. Physiol. Pharmacol. 2021, 25, 27–38. [CrossRef]

88. Hayakawa, K.; Kimura, M.; Kasaha, K.; Matsumoto, K.; Sansawa, H.; Yamori, Y. Účinek mléčného výrobku obohaceného kyselinou gama-aminomáselnou na krevní tlak spontánně hypertenzních a normotenzních potkanů ​​Wistar-Kyoto. Br. J. Nutr. 2004, 92, 411–417. [CrossRef]

89. Inoue, K.; Shirai, T.; Ochiai, H.; Kasao, M.; Hayakawa, K.; Kimura, M.; Sansawa, H. Účinek nového fermentovaného mléka obsahujícího kyselinu gama-aminomáselnou (GABA) u mírných hypertoniků snižující krevní tlak. Eur. J. Clin. Nutr. 2003, 57, 490–495. [CrossRef]

90. Lee, H.; Ji, SY; Hwangbo, H.; Kim, MY; Kim, DH; Park, BS; Park, J.-H.; Lee, B.-J.; Kim, G.-Y.; Jeon, Y.-J.; a kol. Ochranný účinek kyseliny gama-aminomáselné proti zhoršení renálního poškození způsobeného vysokým příjmem soli při nefrotoxicitě vyvolané cisplatinou. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 502. [CrossRef]

91. Shankaranarayanan, D.; Raj, DS Střevní mikrobiom a onemocnění ledvin: Sladění optimismu a skepse. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 2022. online před tiskem. [CrossRef]

92. Aguilera-Correa, J.-J.; Madrazo-Clemente, P.; Martínez-Cuesta, MDC; Peláez, C.; Ortiz, A.; Sánchez-Niño, MD; Esteban, J.; Requena, T. Lyso-Gb3 moduluje střevní mikrobiotu a snižuje produkci butyrátu. Sci. Rep. 2019, 9, 12010. [CrossRef]

93. Chamberlain, CA; Hatch, M.; Garrett, TJ Analýza extracelulárních vezikul pomocí hmotnostní spektrometrie s ionizací papírovým sprejem. Metabolites 2021, 11, 308. [CrossRef]

94. Chamberlain, CA; Hatch, M.; Garrett, TJ Oxalobacter Formigenes Produkuje metabolity a lipidy nedetekovatelné u Oxalotrofních Bifidobacterium animalis. Metabolomics 2020, 16, 122. [CrossRef] [PubMed]

95. Joshi, S.; Goldfarb, DS Použití antibiotik a riziko ledvinových kamenů. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens. 2019, 28, 311–315. [CrossRef] [PubMed]

Chiara Favero 1, Laura Giordano 2, Silvia Maria Mihaila 2, Rosalinde Masereeuw 2, Alberto Ortiz 1,3,4 a Maria Dolores Sanchez-Niño 1,3,5,

1 Klinika nefrologie a hypertenze, IIS-Fundacion Jimenez Diaz UAM, 28049 Madrid, Španělsko

2 Division of Pharmacology, Utrecht Institute for Pharmaceutical Sciences, Utrecht University, 3584 CG Utrecht, Nizozemsko

3 Redes de Investigación Cooperativa Orientadas a Resultados en Salud (RICORS) 2040, 28049 Madrid, Španělsko

4 Departamento de Medicina, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid, Španělsko

5 Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid, Španělsko