Dr hab. Edyta Juszczuk- Kubiak, prof. IBPRS – Instytutu Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. Wacława Dąbrowskiego – Państwowy Instytut Badawczy (IBPRS_PIB), w czasie 3. Kongresu Nauka dla Społeczeństwa przedstawiła założenia projektu, pt.: „Psychobiotyczny potencjał Lactobacillus w projektowaniu terapeutycznych strategii żywieniowych” w ramach programu, finansowanego przez Ministra Edukacji i Nauki w ramach programu „Nauka dla Społeczeństwa II”. W ramach projektu naukowcy chcą odpowiedzieć na pytanie, „Czy można wykorzystać potencjał psychobiotyczny lokalnie wyizolowanych szczepów bakterii z rodzaju Lactobacillus do produkcji ogólnodostępnej żywności o cechach terapeutycznych?”.
Należy podkreślić, że bakterie kwasu mlekowego (LAB), do których należą bakterie z rodzaju Lactobacillus występują w żywności, którą spożywamy codziennie, tj. surowe mleko, mleczne produkty fermentowane czy kiszonki. Ponadto, bakterie te stanowią naszą prawidłową mikroflorę jelita.
Dzięki projektowi naukowcy postanowili odkryć potencjał rodzimych szczepów bakterii rodzaju Lactobacillus , które mogą produkować bakteryjne neuroprzekaźniki, tj. GABA czy serotoninę, niezbędne do prawidłowego funkcjonowania osi jelito-mikrobiota-mózg.
Szczepy bakterii izolowane są z polskich ekosystemów, z surowego mleka, spontanicznie fermentowanych produktów mlecznych oraz kiszonek. Celem projektu jest ocena psychobiotycznego potencjału rodzimych szczepów z rodzaju Lactobacillus do produkcji neurotransmiterów bakteryjnych, w tym wysokiej produkcji kwasu ɣ-amino masłowego (GABA) w celu ich zastosowania jako kultur dodatkowych do opracowania produktu na bazie jogurtu o podwyższonej wartości funkcjonalnej, przeznaczonej dla szerokiej grupy konsumentów i terapeutycznej dla osób pozostających pod wpływem stresu i łagodnych zaburzeń lękowo-depresyjnych.
Projekt realizowany jest w dwóch obszarach: „Doskonałość naukowa”, ponieważ dąży do rozwoju wiedzy w dziedzinie badającej związek między dietą, mikrobiotą jelitową a mózgiem oraz „Nauka dla innowacyjności”, gdyż ma na celu wykorzystanie wiedzy naukowej i technologicznej, aby opracować nowe produkty o bardzo dużym potencjale do wprowadzenia innowacji na rynku żywności fermentowanej.
Czytaj także: Cynk w leczeniu depresji – mały pierwiastek o wielkim znaczeniu dla organizmu
– Zainteresowała nas oś jelitowo-mózgowa, która jest obecnie bardzo szeroko badana na tle dysbiozy jelitowej, uznawanej za jeden z poważnych czynników powodujących obecnie wiele chorób, i to nie tylko chorób metabolicznych jak cukrzyca czy otyłość, ale okazuje się, że zaburzenia mikrobioty jelitowej polegające na zaburzeniu taksonomii i bioróżnorodności mikrobioty jelitowej oraz jej aktywności metabolicznej mogą prowadzić również do chorób na tle zaburzeń układu nerwowego, w tym depresji. Dlatego też oś jelitowo-mózgowa jest w tej chwili jednym z tematów badań – tłumaczyła prof. dr hab. Edyta Juszczuk- Kubiak.
Często słyszymy, że jelita są naszym drugim mózgiem, że nasze zdrowie zaczyna się w jelitach. Jest coraz więcej chorób związanych z zapaleniem jelit, z zespołem jelita wrażliwego (IBS), zespołem rozrostu bakteryjnego jelita cienkiego (SIBO), co jest z kolei związane z zaburzeniem homeostazy jelitowej na tle dysbiozy w przewodzie pokarmowym.
A dysbioza jelitowa może być związana ze stresem, spożywaniem wysoko przetworzonej i ubogiej w błonnik żywności. Coraz więcej dowodów wskazuje na związek między dysbiozą jelitową a zdrowiem psychicznym. Dysfunkcje żołądkowo-jelitowe to często towarzyszą lękowi, depresji, a nawet zaburzeniom ze spektrum autyzmu oraz wielu innym chorobom na tle psychicznym i neurodegeneracyjnym.
Czytaj także: Impuls nadziei. Stymulacja nerwu błędnego przynosi trwałą ulgę pacjentom z ciężką depresją
Osoby ze stwierdzonymi zespołami choroby jelit na tle dysbiozy jelitowej często borykają się z zaburzeniami lękowymi, rozchwianymi emocjami, bólem i początkami depresji. Uważa się, że IBS jest istotnie skorelowany z zaburzeniami osi jelitowo-mózgowej. Dlatego też wczesna interwencja dietetyczna oparta na prawidłowej diecie wspartej fermentowanymi produktami o potencjale terapeutycznym z zastosowaniem szczepów potencjalnie psychobiotycznych mogą wspierać zdrowie psychiczne, przywracając równowagę mikrobiomu jelitowego i tym samym regulując oś mózgowo-jelitową.
Polski jogurt o potencjale psychobiotycznym. Psychobiotyki i biofunkcyjne metabolity
Probiotyki to żywe mikroorganizmy, które korzystnie wpływają na zdrowie gospodarza, poprzez modulację mikrobioty jelitowej i wspieranie jej prawidłowego funkcjonowania. W ostatnich latach szczególnym zainteresowaniem naukowców cieszą się bakterie probiotyczne określane jako psychobiotyki. Termin ten odnosi się do mikroorganizmów zdolnych do wytwarzania specyficznych metabolitów, które wykazują działanie na ośrodkowy układ nerwowy poprzez naśladowanie neuroprzekaźników występujących w mózgu, co może mieć potencjalne znaczenie w terapii zaburzeń psychicznych.
Dr hab. Edyta Juszczuk- Kubiak:
Jest to kwas ɣ-aminomasłowy, zwany GABA, serotonina (5-HT) oraz krótko łańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA), które nazywane są bioaktywnymi metabolitami. Należy podkreślić, że 95 proc. serotoniny, która „przynosi nam szczęście”, jest produkowana właśnie w jelitach. A kwas GABA jest jednym z ważnych neuroprzekaźników w mózgu, który wycisza nasze emocje. Mówiąc krótko, prowadzi do tego, że czujemy się dobrze, jesteśmy spokojni, objawy lęku i stanu chorobowego są wyciszone i prawidłowo funkcjonujemy.
Naukowcy chcą odpowiedzieć na pytanie, czy można wykorzystać szczepy bakterii z rodzaju Lactobacillus, które na co dzień spożywamy, jako efektywne psychobiotyki do produkcji funkcjonalnej i terapeutycznej żywności. Projekt jest innowacyjny, ponieważ opracowany przez nich produkt na bazie jogurtu z wykorzystaniem własnych kultur bakteryjnych, będzie miał bardzo duży potencjał do wprowadzenia terapeutycznych produktów fermentowanych na rynek konsumencki.
Polski jogurt o potencjale psychobiotycznym. Co już się udało
Pierwsze zrealizowane w projekcie zadanie dotyczyło izolacji i charakterystyki wybranych szczepów z rodzaju Lactobacillus o wysokim potencjale do produkcji bakteryjnego neuroprzekaźnika GABA. W trakcie tego zadania wyłoniono 80 izolatów, z czego do dalszych badań wybrano 51 szczepów wykazujących aktywność dekarboksylazy kwasu glutaminowego (GAD) w teście kolorymetrycznym.
Na podstawie analiz w oparciu o metody chromatograficzne wytypowano trzy szczepy należące do Lactobacillus brevis o największej produkcji GABA w podłożach hodowlanych w obecności substratu. Szczepy te zostały zdeponowane w Kolekcji Kultur Przemysłowych IBPRS-PIB. Poddane zostały kompleksowej analizie genomicznej z wykorzystaniem sekwencjonowania całego genomu (WGS). Określano ich potencjał probiotyczny oraz ich bezpieczeństwo w kierunku wrażliwości na antybiotyki oraz produkcję amin biogennych.
Ponadto określono ich potencjał antybakteryjny wobec patogenów pokarmowych tj. Salmonella, Listeria czy E. coli. Wyniki pokazały, że wytypowane szczepy Lactobacillus brevis KKP 3615, KKP 3500 i KKP 3502 oprócz wysokiego potencjału do syntezy GABA, wykazują wysoką przeżywalność w symulowanych warunkach żołądkowych i jelitowych, wysoki stopień autoagregacji jako wskaźnik integracji z nabłonkiem jelita, silne antybakteryjne właściwości oraz wrażliwość na antybiotyki zgodnie z wytycznymi EFSA.
Naukowcy podkreślają, że szczepy, które wyselekcjonowali powinny posiadać potencjał probiotyczny i być bezpieczne dla konsumenta pod względem ich zastosowania w żywności.
Obecnie pracują nad drugim działaniem projektu – technologicznym, mającym za zadanie opracowanie własnej szczepionki jogurtowej, składającej się ze szczepów Lactobacillus brevis oraz szczepu jogurtowego, Streptococcus thermophilus, który jest niezbędny do procesu fermentacji mleka i tworzenia jogurtu. Szczep ten został wyizolowany również w czasie realizacji projektu, z mleka spontanicznie fermentowanego.
Dr hab. Edyta Juszczuk- Kubiak:
Sami wyizolowaliśmy ten szczep, czyli mamy własną szczepionkę kulturową. Obecnie pracujemy nad optymalizacją procesu fermentacji jogurtów w celu zwiększenia biosyntezy neuroprzekaźnika GABA w matrycy mleka, tak żeby wyprodukować jogurt o potencjale psychobiotycznym. Eksperymenty te są bardzo czasochłonne i wymagają eksperckiej wiedzy o biotechnologii mleka. Tym zagadnieniem zajmuje się dr inż. Katarzyna Kycia, główny wykonawca projektu i wieloletni ekspert w tej dziedzinie.
Jednocześnie naukowcy prowadzą badania in vitro oparte zarówno na modelu linii jelita grubego, jak i modelu mikrobioty jelitowej ex vivo w celu potwierdzenia psychobiotycznych i probiotycznych właściwości wyizolowanych szczepów Lactobacillus brevis.
W roku 2026 zostanie przeprowadzone zadanie badawcze dotyczące oceny skuteczności terapeutycznego jogurtu, na grupie pacjentów z zespołem jelita drażliwego (IBS) ze współistniejącymi łagodnymi objawami zaburzeń nastroju i zaburzeń lękowo-depresyjnych. Oszacowane zostaną nie tylko zmiany metagenomiczne i metabolomiczne mikrobioty jelitowej pacjentów, ale także zostanie poddany ocenie wpływ jogurtu na parametry stanu psychicznego pacjentów (ankiety, wywiad psychodietetyka, profil biomarkerów stresu i stanu zapalnego).
Dr hab. Edyta Juszczuk- Kubiak:
Wymiernym efektem projektu będzie wytypowanie szczepu zdolnego do produkcji GABA w jogurcie. Zaproponowane rozwiązanie może być strategią terapeutyczną we wczesnym zapobieganiu zaburzeń psychicznych związanym ze stresem, zaburzeniami funkcji poznawczych czy problemami z koncentracją na tle zaburzeń osi jelitowo-mózgowej. Wierzę, że stworzymy jogurt o właściwościach funkcjonalnych i terapeutycznych, który będzie zawierał wysoką zawartość kwasu GABA, bakteryjnego neuroprzekaźnika. Należy jednak podkreślić, że wdrożenie naszego produktu będzie zależeć od zainteresowania producentów przemysłu mleczarskiego.
Więcej o projekcie:
https://psychobiotyki.ibprs.pl
