Jakie właściwości posiada probiotyczny szczep Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103)?

Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103), zwany także LGG to jedna z najczęściej badanych i najlepiej przebadanych bakterii probiotycznych. Wykazuje skuteczność w zapobieganiu biegunce związanej z przyjmowaniem antybiotyku. Szczep LGG stosuje się też wspomagająco w leczeniu zakażenia Helicobacter pylori. Okazuje się, że Lactobacillus rhamnosus GG ma również wpływ na choroby wywoływane przez wirusy, co wykazały badania. Przyjrzyjmy się sprawie bliżej.

aktualizacja: 12’2023

Rola badań klinicznych nad bakteriami probiotycznymi

Próby terapii i wspomagania leczenia chorób za pomocą bakterii probiotycznych wynikają z rosnącej wiedzy na temat wpływu naszego mikrobiomu na zdrowie. Izoluje się wiele różnych szczepów bakteryjnych i bada ich właściwości. Jedną z ważnych rzeczy, które zaobserwowano to zależność efektu leczniczego od cech danego, konkretnego mikroorganizmu. 

Okazało się, że nie można przypisywać działania danego szczepu innemu szczepowi, nawet blisko spokrewnionemu. Minimalne różnice w budowie ściany bakteryjnej czy wytwarzanych metabolitach powodują, że efekt może być zupełnie inny od zakładanego. 

Badania wyizolowanych próbek na szalce w laboratorium czy wyniki następnie otrzymane w próbach w modelu zwierzęcym są tylko wstępem do badań klinicznych na ludziach. Dopiero te ostatnie mogą dać nam pełniejszy obraz, pod warunkiem, że zostaną dobrze zaprojektowane. A im więcej badań klinicznych z powtarzającym się pozytywnym efektem, tym bardziej wzrasta nasza pewność, że podawanie probiotyku pacjentowi z konkretną chorobą może przynieść mu określoną i wymierną korzyść.

Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) – LGG został wyizolowany ze zdrowego ludzkiego jelita przez Sherwooda Gorbacha i Barry’ego Goldwina w 1983 roku. Stąd w jego nazwie wziął się skrót GG. To naturalnie występująca Gram-dodatnia bakteria. 

Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) jest jedną z najczęściej, a w związku z tym jedną z najlepiej przebadanych bakterii probiotycznych.

Właściwości szczepu Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103)

1. Wykazano zdolność szczepu do przeżycia i proliferacji w środowisku kwaśnym żołądka oraz na pożywce zawierającej żółć. Daje nam to pewność, że wymagana ilość bakterii po podaniu doustnym dotrze do miejsca działania.
2. Wykazano silne przyleganie LGG do komórek błony śluzowej jelita (tzw. zdolność adhezji). Zdolność ta wyróżnia go wśród innych szczepów probiotycznych, na przykład L. casei Shirota, a nawet blisko spokrewnionego L. rhamnosus Lc 705. Istnieje możliwość, że LGG szczególnie dobrze kolonizuje błonę śluzową jelit w porównaniu z innymi niszami, takimi jak jama ustna. Ze względu na niewielką ilość badań porównawczych, jest to jednak tylko hipoteza.
3. LGG ma zdolność wytwarzania biofilmu, który może mechanicznie chronić błonę śluzową.
4. Poprawia funkcję bariery jelitowej, co ogranicza ekspozycję układu immunologicznego na alergeny pokarmowe. Może to zwiększać tolerancję na pokarmy.
5. Dzięki produkcji kwasu mlekowego obniża pH w świetle jelita.
6. Wytwarza różne związki korzystne dla jelit, zwiększając przeżywalność krypt jelitowych i zmniejszając apoptozę nabłonka jelitowego, a także zachowując integralność cytoszkieletu. Działa więc regenerująco i ochronnie.
7. Dzięki podobnemu do lektyny białku hamuje działanie niektórych patogenów, takich jak gatunki Salmonella.
8. Posiada zdolność promowania odpowiedzi immunologicznej typu 1, co może wyciszyć nadmiernie rozbudzoną odpowiedź zapalną.

Powyższe właściwości wynikają z pewnych specyficznych cech tego szczepu. Szczep LGG wyróżnia posiadanie na powierzchni przydatków przypominających fimbrie (pili) – włosowate struktury komórkowe, które pozwalają na efektywną adhezję do komórek. Stąd jego doskonałe zdolności przylegania. Fimbrie te wydają się być najbardziej rozpowszechnione w bakteriach jelitowych. 

Warto tu zaznaczyć, że są to struktury wrażliwe i łatwo je zniszczyć w procesie produkcji preparatu komercyjnego. Stąd też w sprzedaży mogą pojawić się kiepskiej jakości preparaty probiotyczne – pomimo deklarowanej zawartości konkretnej ilości danego szczepu.

Dobre przyleganie do komórek warunkują też dwie znalezione w tym szczepie adhezyny powierzchniowe. Umożliwiają one bakterii tworzenie biofilmu i wiązanie śluzu.

Badania wykazały, że szczep LGG sprzyja przeżyciu komórek nabłonka jelit i zapobiega ich apoptozie wywoływanej przez cytokiny czy inne czynniki uszkadzające. W ten sposób bakterie te chronią funkcję bariery nabłonkowej jelit. W tym działaniu uczestniczą dwa odkryte u tej bakterii białka p40 i p75. 

Badania na zwierzętach wykazały, że białko p40 obniża produkcję IL-6, TNF, chemoatraktantu keranocytów oraz IFN-γ i tym samym wpływa na regulację odporności naturalnej i odpowiedzi związanej z limfocytami Th1. Ponadto wykazano, że DNA bakterii LGG wywołuje sygnalizację przeciwzapalną za pośrednictwem receptora TLR-9 w spolaryzowanych komórkach nabłonkowych jelita.

Co o działaniach LGG mówią badania kliniczne?

Oficjalne zalecenia ujmują szczep Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103):

• w zapobieganiu i łagodzeniu biegunki związanej z antybiotykoterapią
• wspomagająco w terapiach eradykacyjnych Helicobacter pylori

Badania kliniczne toczą się jednak w wielu kierunkach i na ich podstawie można wnioskować o przydatności LGG w innych schorzeniach. Pokazały one zarówno korzyści, jak i ich brak lub wręcz przeciwwskazania do stosowania. To właśnie badania na konkretnych grupach chorych są ważniejsze niż teoria wynikająca z właściwości szczepu. Może bowiem okazać się, że to co w laboratorium wydaje nam się obiecującą przesłanką, nie sprawdzi się w obserwacjach efektów klinicznych.

Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) jest jednym z lepiej przebadanych szczepów.

Metaanaliza 16 badań (przeprowadzonych łącznie na ponad 3400 pacjentach) wykazała skuteczność Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) w zapobieganiu biegunce związanej ze stosowaniem antybiotyków. Według dostępnych źródeł przyjmowanie LGG u dzieci zmniejsza ryzyko wystąpienia tego typu objawów średnio od 9,3% do 23%. Z kolei u dorosłych od 13,7% do 22,2% 

Zaobserwowano, że suplementacja przyszłych matek od 36 tygodnia ciąży promowała korzystny profil mikrobioty u noworodka. Sprzyja on kolonizacji bifidobakterii, choć nie znaleziono mechanizmu, w jakim to występuje. Nie zanotowano zmiany w ogólnej różnorodności bakterii.

W czterech badaniach z randomizacją (712 dzieci) nie wykazano korzystnego wpływu Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) w zakresie ochrony wcześniaków przed martwiczym zapaleniem jelit (NEC), sepsą lub zgonem. Najnowsze badania potwierdzają te obserwacje. Zaobserwowano nawet wzrost częstotliwości NEC przy rutynowym podawaniu tego probiotyku (publikacja z 2018 roku – po obserwacji 640 wcześniaków). 

Aktualne dane z badań sugerują, że stosowanie probiotyku z Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) może skrócić czas trwania biegunki u dzieci o około 20 godzin oraz skrócić czas trwania hospitalizacji o 29 godzin przy leczeniu dużą dawką (>10¹⁰  CFU na dzień). Efekt ten był widoczny zwłaszcza u dzieci europejskich.

Podawanie prewencyjne LGG dzieciom w szpitalu zmniejszało ilość zakażeń szpitalnych układu oddechowego i pokarmowego. Grupa Robocza ds. Probiotyków i Prebiotyków ESPGHAN zaleca stosowanie w profilaktyce biegunki szpitalnej szczepu LGG. Zmniejsza to bowiem zapadalność na tę dolegliwość z 13,9% na 5,2%. Dobrze wyszły także badania nad skutecznością LGG w zapobieganiu biegunce związanej z  antybiotykoterapią u dzieci i niemowląt – zmniejszyła się ilość biegunek, a różnica była istotna statystycznie.

W pojedynczym badaniu z randomizacją wykazano, że doustna suplementacja LGG (6 × 10 9 CFU z mlekiem kobiecym) zapobiega kolonizacji jelitowej przez gatunki Candida u wcześniaków. Dwa badania pilotażowe wykazały obiecujące wyniki leczenia LGG (odpowiednio 10 10 CFU w odtłuszczonym mleku i 1,2 × 10 9 CFU w liofilizowanym proszku dziennie) nawracającego zapalenia jelita grubego wywołanego przez Clostridium difficile u dzieci. Próba była jednak zbyt mała, wymaga więc powtórzenia na większej grupie.

Wpływ szczepu Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) na choroby wirusowe

Okazuje się, że szczep LGG ma również wpływ na choroby wywoływane przez wirusy. W badaniach zaobserwowano, że jego stosowanie jest w stanie skrócić czas trwania biegunki wywołanej przez rotawirusa u niemowląt i dzieci. 

LGG lub probiotyk z Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) w składzie podawano też dzieciom z infekcjami wirusowymi dróg oddechowych. Okazało się, że chorowały krócej i wysnuto wniosek, że ten szczep wzmacnia odpowiedź immunologiczną organizmu. W badaniu brały też udział dzieci ze skłonnością do zapalenia ucha. W tym przypadku probiotyk złożony (LGG wraz z L. rhamnosus Lc705, Bifidobacterium breve 99, Propionibacterium freudenreichii ssp. Shermanii JS) znacznie zmniejszył ilość wirusa w nosogardzieli.

Zakażenia szpitalne opornymi na wankomycynę enterokokami (VRE) stanowią zagrożenie epidemiczne. Obecnie nie ma skutecznych metod eliminacji tych bakterii z przewodu pokarmowego pacjenta, a nosicielstwo bezobjawowe wzmaga ryzyko bakteriemii u osób o obniżonej odporności. 

Podjęto więc próby zastosowania szczepów probiotycznych ze względu na ich właściwości antagonistyczne względem bakterii patogennych. Próba z użyciem LGG okazała się sukcesem, zarówno w trakcie trwania kuracji, jak i cztery tygodnie po niej. Ponowne nosicielstwo VRE może być wynikiem kolejnego nadkażenia w środowisku szpitalnym lub nie do końca przeprowadzoną eradykacją. Mechanizm działania LGG na VRE nie jest pewny. 

Być może dzieje się tak dlatego, że LGG wykazuje większą niż VRE zdolność przylegania do komórek błony śluzowej jelita i działa konkurencyjnie. Inne możliwości to działanie przeciwbakteryjne LGG czy konkurencja o pożywienie. Metabolity szczepu Lactobacillus rhamnosus GG mają również zdolność zmieniania środowiska jelita na niekorzystne dla rozwoju patogenów.

Inne badania uściśliły, że dla dobrego efektu probiotykoterapia powinna być prowadzona przynajmniej przez trzy tygodnie, a najlepiej dłużej. Postuluje się dalsze analizowanie tej drogi eliminacji VRE, aby osiągnąć potwierdzenie skuteczności oraz powtarzalność wyników.

Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) a choroby jelit

Badania wpływu probiotykoterapii LGG w chorobach zapalnych jelit nie przyniosły obiecujących wyników. W aktywnej postaci choroby Leśniowskiego-Crohna nie wykazano poprawy i uzyskania stanu remisji w większym stopniu niż w grupie placebo. U pacjentów suplementowanych w czasie remisji nie udało się zapobiec nawrotom. Istnieją jednak pewne prace wskazujące, że szczep Lactobacillus rhamnosus GG opóźniał zapalenie zbiornika jelitowego (pouchitis) u pacjentów z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego (WZJG). 

Badania kliniczne nie potwierdzają także jednoznacznie skuteczności szczepu LGG w nieswoistych zapaleniach jelit. Szczep jest jednak często stosowany w tym przypadku jako terapia uzupełniająca.

Przeprowadzony w modelu zwierzęcym eksperyment wykazał nawet, że przy osłabionej barierze nabłonkowej w czasie zapalenia szczep ten może powodować zaostrzenie objawów. Dzieje się tak dlatego, że szczep Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) może wykazywać zwiększoną prozapalną aktywację komórek takich jak makrofagi.

Inaczej ma się sprawa z zaburzeniami czynnościowymi jelit (na przykład IBS). Badając grupę 141 dzieci z IBS zauważono redukcję częstości i nasilenia bólu brzucha w grupie leczonej. Uznano, że efekt ten jest prawdopodobnie związany wtórnie ze zmniejszeniem przepuszczalności bariery jelitowej. 

Metaanaliza wielu badań wykazała, że suplementacja LGG wiązała się z wyższym odsetkiem osób odpowiadających na leczenie definiowanym jako brak bólu lub zmniejszenie nasilenia bólu u dzieci z zaburzeniami czynnościowymi przewodu pokarmowego związanymi z bólem brzucha. Efekt ten był widoczny w szczególności u dzieci z IBS.

Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) a inne choroby

Prowadząc przez siedem miesięcy suplementację dzieci w wieku 1-6 lat mlekiem z dodatkiem LGG zauważono zmniejszenie narażenia ich na rozwój próchnicy. Podawanie tego szczepu zmniejszyło liczbę bakterii Streptococcus mutans (S. mutans) w ślinie i płytce nazębnej. Obecność S. mutans uważa się za jeden z powodów próchnicy. Pozytywny efekt odnotowano szczególnie w grupie dzieci w wieku 3-4 lata. U dorosłych nie zauważono podobnej ochrony. Probiotyk podawano jednak w tabletkach, co mogło wpłynąć na ostateczny wynik eksperymentu.

Pacjenci wentylowani mechanicznie (respirator) są bardziej narażeni na zapalenie płuc! W badaniu klinicznym 68 pacjentom podawano LGG, a 70 osób stanowiło grupę kontrolną. Zauważono istotne zmniejszenie występowania zapalenia płuc w grupie leczonej probiotykiem (19,1% wobec 40%). Badając małą grupę dzieci z mukowiscydozą również zauważono zmniejszenie zaostrzeń płucnych oraz liczbę przyjęć do szpitala. Było to badanie pilotażowe, potrzeba więc większej ilości dowodów.

Prowadzono także wieloletnie badania, które wskazały na rolę LGG w zmniejszaniu ryzyka atopii u dzieci matek z dodatnim wywiadem alergicznym. Taki efekt osiągnięto, podając probiotyk kobietom ciężarnym 2-4 tygodnie przed porodem i 6 miesięcy po porodzie, jeśli kobieta karmiła dziecko naturalnie. 

Jeśli używano mieszanki mlekozastępczej, to probiotyk podawano nie matce a dziecku. Ryzyko wyprysku atopowego zmniejszyło się dwukrotnie u dwuletnich dzieci. Wykazano także zmniejszenie ryzyka potwierdzone w 4. i 7. roku życia. Jednocześnie należy zwrócić uwagę, że nie potwierdzono skuteczności LGG w likwidowaniu już istniejących zmian atopowych. Nie stwierdzono też wpływu na występowanie innych chorób alergicznych, nieżytu nosa czy astmy.

LGG a choroby nowotworowe

Prowadzi się badania in vitro nad wpływem LGG na komórki nowotworowe. Substancje wydzielane przez ten szczep mogą mieć bowiem pozytywny wpływ przeciwzapalny oraz zmniejszać inwazyjność i przerzutowość komórek rakowych. Póki co pozytywne wyniki zaobserwowano w modelu zwierzęcym, a nie ludzkim. 

Przeprowadzono też badania in vivo na modelu zwierzęcym i zaobserwowano hamowanie lub łagodzenie wpływu środków mutagennych na powstawanie guza. To profilaktyczny efekt ochronny. Kilka badań na modelach zwierzęcych wykazało jego skuteczność w zapobieganiu toksyczności wywołanej radioterapią i chemioterapią. 

W leczeniu raka pęcherza stosuje się dopęcherzową immunoterapię BCG (prątkami gruźlicy). Badacze na modelu mysim podawali w ten sposób LGG. Obie metody przynosiły dobre wyniki leczenia, ale LGG w odróżnieniu od BCG nie powodowało ciężkich reakcji zapalnych.

LGG a radioterapia i chemioterapia

Szeroko udokumentowany w badaniach klinicznych jest jednak pozytywny wpływ ochronny u chorych leczonych na choroby nowotworowe. Najważniejszy efekt Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) obserwowany u pacjentów z rakiem wiąże się ze zmniejszeniem ostrej lub przewlekłej biegunki związanej z chemioterapią i radioterapią. 

Ostrą lub przewlekłą biegunkę obserwuje się u pacjentów z rakiem leczonych radioterapią miednicy i / lub zwykłymi lekami przeciwnowotworowymi. 

W trakcie radioterapii może wystąpić apoptoza mikronaczyniowa i stwardnienie naczyń krwionośnych, co skutkuje toksycznością jelit wywołaną promieniowaniem. Z kolei bezpośrednie uszkodzenie nabłonka może być spowodowane chemioterapią. Podawanie LGG 1-2 razy dziennie (10¹⁰ CFU) przez cały czas trwania kuracji przeciwnowotworowej spowodowało zmniejszenie o 15% przypadków ciężkiej biegunki i było dobrze tolerowane przez chorych.

Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) – jakie probiotyki zawierają ten szczep?

Probiotyki (suplementy diety) z Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) to m.in.:

1. Dicoflor,
2. LoGGic,
3. Formeds BiCaps Rhamnosus.

Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) – bezpieczeństwo stosowania

Wyraźną zaletą LGG jest to, że jest to szczep bardzo dobrze przebadany i scharakteryzowany. Ma także dobre wyniki w zakresie bezpieczeństwa. Nie jest jednak panaceum na wszystkie choroby – trzeba mieć na uwadze, że niekiedy wyniki badań nie dają jednoznacznego obrazu.

Wiele zależy na przykład od zastosowanej dawki, czasu podawania czy jakości produkcyjnej preparatu. Duży wpływ ma także wiek i stan osoby, której podajemy szczep LGG. Trzeba także wiedzieć, że istnieje pewna grupa pacjentów, której nie zaleca się terapii probiotycznej. Są to osoby ze znacznie upośledzoną funkcją bariery jelitowej, stanem upośledzenia odporności oraz cewnikiem do żyły centralnej. U takich chorych istnieje ryzyko translokacji bakterii z jelit do krwi.

Przeczytaj także: Mikrobiota jelitowa. Jakie działania jej szkodzą, prowadząc do dysbiozy?

Bibliografia

1. Ewa Dudzińska „Rola Lactobacillus rhamnosus GG w nieswoistych zapaleniach jelit”
2. Iwona Sadowska-Krawczenko „Zastosowanie i rola szczepu Lactobacillus rhamnosus GG u noworodków”
3. Izabela Krzymińska „Wpływ probiotyków na infekcje wirusowe”
4. Patrycja Szlachta, Mirosława Gałęcka „Efektywność szczepu Lactobacillus rhamnosus GG w eliminacji nosicielstwa enterokoków opornych na wankomycynę z przewodu pokarmowego”
5. Patrycja Szlachta, Anna Adamska, Mirosława Gałęcka, Wojciech Cichy, Dorota Roszak „Rola probiotyków w chorobach alergicznych”
6. Marijke E. Segers, Sarah Lebeer „Towards a better understanding of Lactobacillus rhamnosus GG – host interactions”
7. Giuseppe  L. Banna, Francesco Torino, Francesco Marletta, Maria Santagati, Rossella Salemi, Elisa Cannarozzo, Luca Falzone, Francesco Ferrau, Massimo Libra „Lactobacillus rhamnosus GG: An Overview to Explore the Rationale of Its Use in Cance”
8. Ruggiero Francavilla, Vito Miniello, Anna Maria Magista, Angela De Canio, Nunzia Bucci, Francesca Gagliardi, Elena Lionetti, Stafania Castellaneta, Lorenzo Polimeno, Lucia Peccarisi, Flavia Indrio, Luciano Cavallo „A randomized controlled trial of Lactobacillus GG in children with functional abdominal pain”
9. A Horvath, P Dziechciarz, H Szajewska „Meta-analysis: Lactobacillus rhamnosus GG for abdominal pain-related functional gastrointestinal disorders in childhood”