Bifidobacterium longum

Bifidobacterium longum podobnie jak inne spośród ponad 50 gatunków z rodzaju bifidobakterii zamieszkuje układ pokarmowy człowieka. Co więcej jest jednym z dominujących gatunków bifidobakterii w układzie pokarmowym, zarówno noworodków jak i dorosłych ludzi.

Charakterystyka ogólna

Bifidobacterium longum jest gram-dodatnią, heterofermentatywną bakterią, która prowadzi oddychanie beztlenowe, jest pozbawiona możliwości poruszania się i nie tworzy przetrwalników. Zalicza się do wczesnych kolonizatorów, lecz jest też oznaczana w organizmach ludzi w zaawansowanym wieku.

Zdolność Bifidobacterium longum do towarzyszenia człowiekowi podczas całego życia wynika z łatwości z jaką szczepy tego gatunku przenoszą się pomiędzy członkami rodziny oraz ich zdolności odżywiania się szeroka grupą złożonych cukrów (glikanów). Potrafią egzystować w układzie pokarmowym dziecka karmionego wyłącznie mlekiem matki, rozkładać niestrawne części pokarmów roślinnych oraz pozyskiwać energię z substancji wytwarzanych przez ludzki organizm takich jak: mucyna, czyli białkowo-cukrowa ochronna cząsteczka, wytwarzana przez błony śluzowe układu pokarmowego.

Kolonizacja – skąd bierze się bifidobacterium longum w organizmie człowieka?

Do kolonizacji Bifidobacterium longum dochodzi już podczas porodu (szczególnie w przypadku przyjścia na świat siłami natury), a następnie podczas karmienia mlekiem matki. Szczególnie bogata w bakterie probiotyczne jest tak zwana siara – czyli mleko matki zaraz po urodzeniu. Bifidobakterie bardzo szybko zasiedlają przewód pokarmowy noworodka i stają się dominującymi bakteriami przez cały okres dzieciństwa. Relacja pomiędzy człowiekiem (często w literaturze nazywanym gospodarzem), a Bifidobakterium longum, ma charakter symbiotyczny – czyli korzystny dla obu stron. To przykład koewolucji, której celem jest odżywienie noworodka.

Dla kolonizacji przewodu pokarmowego kluczowe znaczenie ma pierwszy rok życia, a zwłaszcza karmienie piersią. Gdy niemowle jest odstawiane od piersi obserwuje się zmiany w jego mikrobiomie. Prawdopodobnie dzieje się tak na skutek zmniejszenia ilości substancji przeciwdrobnoustrojowych w ciele niemowlęcia oraz wprowadzeniem do diety dziecka pożywienia odżywiającego bardziej zróżnicowany mikrobiom. Sądzi się więc, że relacja pomiędzy człowiekiem, a pierwszymi bakteriami symbiotycznymi zasiedlającymi układ pokarmowy, ma na celu poprawny rozwój superorganizmu (czyli człowieka i jego mikrobioty) i może mieć wpływ na niego przez całe życie.

Dlaczego karmienie piersią jest tak ważne dla rozwoju kolonizacji przewodu pokarmowego niemowlęcia bifidobakteriami? Bifidobakterie, w tym Bifidobacterium longum odżywiają się HMO – oligosacharydami obecnymi w kobiecym mleku. HMO nie są trawione przez organizm niemowlęcia, ale stanowią pożywkę dla bifidobakterii. To dlatego u dzieci karmionych piersią obserwuję się tak duże stężenie bifidobakterii. Sposód różnych szczepów bifidobakterii, to właśnie Bifidobacterium longum jest tą, która odżywia się najbardziej różnorodnym zestawem HMO

Bifidobacterium longum jest składnikiem fermentowanych produktów mlecznych, takich jak jogurty czy kefiry. Można je też znaleźć w produktach kiszonych takich jak kapusta. Pamiętajmy jednak, że ilość bakterii w pożywieniu jest różna. Gdy chcemy dostarczyć konkretną ilość probiotyku, możemy sięgnąć po preparaty farmaceutyczne. Wśród szczepów, z których korzysta Instytut Mikrobiomiki również znajdziemy Bifidobacterium longum, które jest w składzie preparatu EIM31-10 i EIM31-2. Warto zauważyć, że produkt EIM31-10 zawiera jedno z najwyższych stężeń Bifidobacterium longum, wśród preparatów dostęnych na rynku. Jedna saszetka tego produktu zawiera aż 10 miliardów CFU (Colony Forming Units – czyli jednostek tworzących kolonię) B. longum. Tak wysoka koncentracja szczepu jest efektem wieloletniego doświadczenia, jak i technologii produkcji.

Rola Bifidobacterium longum

Kluczową rolę Bifidobacterium longum dla zachowania zdrowia sygnalizuje już fakt, że obniżenie ilości występowania tych bakterii w układzie pokarmowym koreluje z wieloma chorobami, także nie związanymi bezpośrednio z układem pokarmowym. W stolcu zdrowych ludzi oznacza się wyższe zawartości Bifidobacterium longum, w porównaniu do osób cierpiących na choroby układu pokarmowego. Podobnie w odchodach dzieci z alergią oznacza się odmienna kompozycję bifidobaketrii niż u zdrowych dzieci. Pokaźna liczba badań z udziałem ludzi i zwierząt dowiodła, iż Bifidobacterium longum posiada zdolność redukcji objawów i łagodzenia przewlekłych stanów zapalnych jelit. Dowiedziono, że bakterie tego gatunku potrafią zwalczać infekcje wywołane przez Salmonella typhimurium.

Rozważa się kilka mechanizmów odpowiedzialnych za dobroczynny wpływ Bifidobacterium longum na ludzki organizm:

• bakterie te produkują specjalne enzymy, które łagodzą stres oksydacyjny i chronią komórki układu pokarmowego przed uszkodzeniem;
• Bifidobacterium longum reguluje jelitowy układ odpornościowy;
• bakterie te produkują metabolity, które dają jej przewagę nad patogenami w przywieraniu do ścian układu pokarmowego.

Ponadto B. Longum jest genetycznie przygotowana do produkcji witamin z grupy B: kwasu foliowego, ryboflawiny oraz niacyny. Obniża pH w środowisku jelitowym produkując kwasy (głownie octowy i mlekowy) oraz wytwarza bakteriocyny – specjalny rodzaj białek, który działa bakteriobójczo w stosunku do takich patogenów jak: Listeria monocytogenes, Clostridium perfringens, and Escherichia coli.

Badania nad Bifidobacterium longum

Bifidobacterium longum jest przedmiotem ciągłego zainteresowania naukowców. Opublikowano liczne badania, w których podawano tę bakterię. Dotyczyły one: wzmocnienia odporności, obniżania stanów zaplanych, obniżania poziomu cholesterolu, wsparcia pracy wątroby, alergii, depresji, infekcji, chorób zapalnych jelit (wrzodziejące zaplalenie jelita grubego, choroby Leśniowskiego-Crohna), zespołu jelita drażliwego (IBS), osi jelito-skóra czy celiakli.

Spadek Bifidobacterium longum

Poziom Bifidocaterium longum w organizmie może spadać na skutek działania różnych czynników. Najważniejsze z nich to:

• Antybiotykoterapia – stosowanie antybiotyków, choć często niezbędne, może mieć skutek uboczny w postaci zaburzenia mikrobiomu. Antybiotyki zabijają nie tylko bakterie patogenne, ale również te dobroczynne w tym Bifidobacterium longum. Dlatego niezwykle istotne jest by suplementować probiotyki nie tylko w trakcie antybiotykoterapii, ale również po. By dobrać probiotyki do swoich potrzeb można wykonać analizę kału na obecność i liczebność patogenów, które najczęściej wywołują dolegliwości jelitowe.
• Dieta – spożywanie niewielkiej ilości błonnika i sięganie po wysokoprzetworzone produkty spożywcze (a zwłaszcza takie, które zawierają sztuczne słodziki, oraz sztuczne barwniki) niekorzystnie wpływa na mikrobiotę.
• Przewlekły stres – zwłaszcza jeśli jest połączony z zaburzeniem rytmu snu i bezsennością
• Brak ruchu – jedeno z badań przeprowadzonych z udziałek kobiet, wykazało, że grupa, która ćwiczyła przynajmniej 3 godziny tygodniowo miała wyższe poziomy Bifidobacterium w kale
• Palenie papierosów
• Operacja bariatryczna
• Wiek – niestety wraz z wiekiem obfitość Bifidobacterium longum spada

Bibliografia:

• Biavati, B. and Mattarelli, P. (2001) The family Bifidobacteriaceae. In: The Prokaryotes (Dworkin, M., Falkow, S., Rosenberg, E., Schleifer, K.H. and Stackebrandt, E., Eds.), pp. 1–70. Springer, New York.
• Bressa C, Bailén-Andrino M, Pérez-Santiago J, González-Soltero R, Pérez M, Montalvo-Lominchar MG, et al. (2017) Differences in gut microbiota profile between women with active lifestyle and sedentary women. PLoS ONE 12(2): e0171352. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171352
• Odamaki T, Bottacini F, Kato K, Mitsuyama E, Yoshida K, Horigome A, Xiao JZ, van Sinderen D. Genomic diversity and distribution of Bifidobacterium longum subsp. longum across the human lifespan. Sci Rep. 2018 Jan 8;8(1):85.
• S. Arboleya, C. Watkins, C. Stanton, and R. P. Ross, “Gut bifidobacterial populations in human health and aging,” rontiers in Microbiology, vol. 7, no. 1204, 2016.
• Ouwehand, A.C., Isolauri, E., He, F., Hashimoto, H., Benno, Y. and Salminen, S. (2001) Differences in ifidobacterium flora composition in allergic and healthy infants. J. Allergy Clin. Immunol. 108, 144–145.
• Sela DA, Mills DA. Nursing our microbiota: molecular linkages between bifidobacteria and milk oligosaccharides. Trends Microbiol. 2010 Jul;18(7):298-307. doi: 10.1016/j.tim.2010.03.008. Epub 2010 Apr 19. PMID: 20409714; PMCID: PMC2902656.
• Shunyu Yao , Zixi Zhao , Weijun Wang , and Xiaolu Liu Bifidobacterium Longum: Protection against Inflammatory Bowel Disease. Journal of Immunology Research Volume 2021, Article ID 8030297, 11 pages
• Silva, A.M., Barbosa, F.H., Duarte, R., Vieira, L.Q., Arantes, R.M. and Nicoli, J.R. (2004) Effect of Bifidobacterium longum ingestion on experimental salmonellosis in mice. J. Appl. Microbiol. 97, 29–37.
• B. Reinert, Friendly tenants in the human gut: The genome of B. longum, Genome News Network, October 25 2002, http://www.genomenewsnetwork.org/articles/10_02/bifido.shtml. (20.04.2023)
• Schell, M.A., Karmirantzou, M., Snel, B., Vilanova, D., Berger, B., Pessi, G., Zwahlen, M.C., Desiere, F., Bork, P., Delley, M., Pridmore, R.D. and Arigoni, F. (2002) The genome sequence of Bifidobacterium longum reflects its adaptation to the human gastrointestinal tract. Proc Natl Acad Sci U S A.2002 Oct 29; 99(22): 14422-7.
• Martinez FA, Balciunas EM, Converti A, Cotter PD, de Souza Oliveira RP. Bacteriocin production by Bifidobacterium spp. A review. Biotechnol Adv. 2013 Jul-Aug;31(4):482-8.