Bifidobacterium to nie automatycznie dobra bakteria

Poproś kogoś, żeby wymienił jakąś bakterię, a usłyszysz E. coli albo Salmonella, albo coś, co kiedyś przeczytał na etykiecie kurczaka. Prawie nikt nie wymienia tej, która przychodzi pierwsza. W ciągu kilku dni od narodzin, u dziecka karmionego piersią, rodzaj o nazwie Bifidobacterium przejmuje jelito grube tak dokładnie, że może odpowiadać za ponad 90 % żyjących tam bakterii ¹.

Warto się przy tym zatrzymać. Jeden rodzaj, jeden narząd, jedno okno życia — i udział w populacji, jakiego nie osiąga żaden inny drobnoustrój jelitowy. Rozłóżmy go więc tak, jak rozłożylibyśmy lek: czym jest, gdzie jest, co według dowodów robi dla nas i — to część, która zwykle wypada z marketingu — co robi przeciwko nam.

Czym właściwie jest

Bifidobacterium to rodzaj bakterii Gram-dodatnich o wysokiej zawartości G+C, beztlenowych, o rozwidlonym — „bifidowym” — kształcie komórki, które fermentują cukry szlakiem bifidowym do octanu i mleczanu (z grubsza 1,5 mola octanu i 1 mol mleczanu na mol glukozy) i żyją głównie w mikrobiocie jelitowej ssaków oraz innych zwierząt, przy czym grupa B. asteroides jest typowa dla owadów, a grupa B. pullorum dla ptaków ¹².

Dwa słowa w tym zdaniu wykonują większość pracy. Beztlenowe: powietrze jest dla tych organizmów problemem, dlatego rozkwitają w głębi okrężnicy i dlatego utrzymanie ich przy życiu poza ciałem jest problemem produkcyjnym, a nie hasłem. Bifidowe: nazwa pochodzi od bifidus, rozwidlony — to właśnie rozwidlony kształt komórek, które Tissier znalazł w stolcu niemowląt karmionych piersią w 1900 roku, dał im nazwę Bacillus bifidus ¹.

Gdzie żyje w ciele

Jelito grube to główny adres. Nie jedyny. Bifidobakterie znajduje się w całym szeregu nisz połączonych bezpośrednio albo pośrednio z jelitem zwierząt — ludzka okrężnica, ludzka jama ustna, jelito owada, nawet ścieki ². Znalezisko z jamy ustnej nie jest ciekawostką; wrócimy do niego, bo to tam ten rodzaj przestaje być jednolicie przyjazny.

Co robi dla nas

Trzy mechanizmy, każdy z dołączonym badaniem.

Zjada to, czego my nie umiemy. Oligosacharydy mleka kobiecego są trzecim najobfitszym składnikiem stałym mleka matki, a ludzki noworodek w ogóle nie potrafi przyswoić ich jako składników odżywczych ³. To nie jest pokarm dla dziecka. To pokarm dla drobnoustroju, a matka i tak go wytwarza. Bifidobakterie — przede wszystkim Bifidobacterium longum subsp. infantis — mają enzymy, które te cukry rozbierają, dlatego mleko matki buduje środowisko, w którym ten rodzaj rozkwita, a jego konkurenci przegrywają ⁴. Ewolucja nie umieściła niestrawnego cukru w mleku przez przypadek.

Wytwarza octan, a octan broni ściany jelita. To najczystszy wynik mechanistyczny w tej dziedzinie. Pracując na myszach gnotobiotycznych i śmiertelnym modelu zakażenia krwotocznym E. coli O157:H7, Fukuda i współpracownicy pokazali, że pewne szczepy bifidobakterii chroniły zwierzęta przed śmiercią, że ochrona szła w parze ze zwiększonym wytwarzaniem octanu i że przenikanie toksyny Shiga ze światła jelita do krwi było zahamowane ⁵. Powiedz zastrzeżenie na głos: myszy, jeden patogen, konkretne szczepy. To pokazuje, że mechanizm może działać. Nie pokazuje, że robi to twój jogurt.

Rozmawia z układem odpornościowym przez swoje metabolity. Karmiony oligosacharydami mleka kobiecego zamiast zwykłą laktozą, B. infantis wytwarza wyraźnie więcej kwasu indolo‑3-mlekowego, metabolitu tryptofanu; w stężeniu 1–10 mM związek ten tłumił aktywację NF-κB napędzaną przez LPS w linii komórek makrofagów i obniżał wywołany przez TNF-α oraz LPS wzrost interleukiny 8 w liniach komórek nabłonka jelita ⁶. Znowu — hodowla komórkowa, nie ludzie. Ale nazywa cząsteczkę, a to więcej, niż udaje się większości twierdzeń o „wspieraniu odporności”.

Co robi przeciwko nam

Tutaj uczciwa encyklopedia rozstaje się z etykietą.

Jeden gatunek jest próchnicotwórczy. Bifidobacterium dentium wyizolowano z ubytków próchnicowych, a zsekwencjonowanie jego genomu Bd1 — pojedynczego kolistego chromosomu o długości 2 636 368 par zasad z 2 143 przewidywanymi otwartymi ramkami odczytu — ujawniło przystosowania dokładnie do takiego życia: tolerancję kwasu, przyleganie do tkanek i przemianę związków z ludzkiej śliny ⁹. Własne zdanie autorów o tym, co pokazują ich dane, warto przytoczyć co do sensu: granica między komensalem a oportunistą jest wąska.

Szczepy probiotyczne potrafią wejść do krwiobiegu. Troje wcześniaków z bardzo małą masą urodzeniową, otrzymujących probiotyk zawierający żywe B. longum, zachorowało na bakteriemię tym organizmem, a analiza biochemiczna, spektrometryczna i molekularna wykazała, że izolaty z krwi i szczep z kapsułki to to samo ¹¹. To nie jest ryzyko hipotetyczne; szczep prześledzono. Jak często? W jednym oddziale intensywnej terapii noworodka, stosującym wieloszczepowe probiotyki od ponad dekady, wśród 2 109 narażonych dzieci wystąpiło 12 przypadków bakteriemii organizmem z preparatu — 0,6 % — i żadnego zgonu żadnemu z nich nie przypisano ¹⁰. Małe, prawdziwe i ograniczone do kruchej populacji.

Korzyść jest dużo mniej ogólna niż marketing. Badanie PiPS przydzieliło losowo 1 315 skrajnych wcześniaków do B. breve BBG‑001 albo do placebo ⁷. Martwicze zapalenie jelit wystąpiło u 9 % grupy probiotycznej i u 10 % grupy placebo (skorygowany współczynnik ryzyka 0,93), bez istotnej różnicy w sepsie ani w zgonach ⁷. A kiedy 51 badań z randomizacją obejmujących 11 231 wcześniaków przeanalizowano szczep po szczepie, zamiast wrzucać je do jednego worka, tylko 3 z 25 badanych sposobów leczenia probiotykiem istotnie obniżyły śmiertelność ⁸. Wrzucenie każdego szczepu do jednego wykresu leśnego schlebia rodzajowi. Rozłożenie go na części już nie.

Nazwa, dawna i nowa

Rodzaj to Bifidobacterium Orla-Jensen 1924; jego gatunek typowy, Bifidobacterium bifidum, opisał po raz pierwszy Tissier w 1900 roku, a Orla-Jensen przeniósł go do nowego rodzaju ¹⁴. Sama nazwa rodzaju jest od tamtej pory stabilna.

Zmienił się adres nad nią. Typ publikowany przez dekady jako Actinobacteria został ważnie opublikowany pod nazwą Actinomycetota w 2021 roku, kiedy formalnie nazwano naraz 42 typy prokariotów ¹³ — i to Actinomycetota jest linią, którą NCBI Taxonomy pokazuje dziś dla Bifidobacterium. Wewnątrz rodzaju taksonomia też się przesunęła: metodami filogenomicznymi opartymi na całych genomach ponownie oceniono klasyfikację bifidobakterii i wskazano pozorne błędy klasyfikacji popełnione starszymi technikami jednomarkerowymi ¹². Jeśli starszy tekst nazywa to organizmem Actinobacteria, nie myli się co do biologii — tylko co do aktualnej nazwy.

Co z tego wynieść

Bifidobacterium to najwyraźniejszy przypadek koewolucji w ludzkim mikrobiomie, jaki można wskazać — dwa gatunki kształtujące się nawzajem w czasie: matka wytwarza cukier, którego sama nie może wykorzystać, dla drobnoustroju, którego jej dziecko jeszcze nie spotkało. To jest solidne. Solidny nie jest skok od ten rodzaj ma znaczenie do ten produkt działa — bo korzyść w badaniach należy do konkretnych szczepów, u konkretnych ludzi, w konkretnych dawkach. Rodzaj to rodzina; szczep to jeden jej nazwany członek, a ten, który pomaga jednej grupie, to nie ten, który badano w innej. Kiedy etykieta wymienia rodzaj, a nie szczep, mówi ci o biologii, którą pożyczyła, a nie o wyniku, na który zapracowała.