35 PREHRAMBENA PODPORA BOLNIKA Z RAKOM Metabolne spremembe, ki spremljajo rakavo bolezen, prispevajo k negativni energetski bilanci in izgubi te`e. Ve~ina bolnikov z rakom potrebuje dodatno prehrambeno podporo. Njen namen je vzdr`evanje prehrambenega in funkcionalnega stanja med stresom zaradi bolezni in njenega zdravljenja. Mogo~e - zdi se celo precej verjetno - bomo v prihodnosti zmo`ni s prehrambenii modulacijami spreminjati tumorsko kinetiko in kinetiko kemo- in radioterapevtikov, zaenkrat pa to ne sme biti mi{ljeno kot osnovna funkcija prehrambene podpore. V sodobni prehrani postaja vse pomembnej{a funkcionalna hrana (1), ki naj bi imela poleg osnovne hranilne vrednosti tudi prednost v bolj{em in u~inkovitelj{em delovanju organizma pri prepre~evanju ali celo premagovanju bolezni. Prva generacija funkcionalne hrane je vklju~evala izdelke, ki so bili obogateni z raznimi dodatki, kot so kalcij in drugi minerali, vitamini, antioksidanti in podobno. Nove generacije funkcionalne hrane pa so opredeljene s farmakolo{kimi lastnostmi hranil. FARMAKOLOŠKE LASTNOSTI HRANIL S poglobljenim znanjem molekularne biologije in napredovanjem analiti~nih tehnik na nivoju celice so nastala nova spoznanja o biokemi~nem odnosu med strukturo in funkcijo {tevilnih hranil ter njihovem vplivu na ~love{ko telo. Za hranila, ki naj bi imela farmakolo{ke lastnosti, so leta 1989 vpeljali termin nutraceutics (nutrient + pharmaceutics) ali hrana s farmakolo{kim u~inkom (1). Koncept farmakolo{kega bioterapevtskega vpliva prehrane z mikroorganizmi (probiotiki) je `e leta vpeljal 1900 ruski nobelovec Elie Metchnikoff, ki je menil, da je `ivljenjska doba bolgarskih kmetov dalj{a tudi zaradi u`ivanja fermentiranih mle~nih produktov. Danes sega ta koncept vse do bioterapije z mikroorganizmi kot terapevtskega ukrepa, ko naj bi npr. te`ke bolnike zdravili s selektivno kontaminacijo prebavil s probioti~nimi bakterijami. ^eprav so probiotiki `e leta na trgu, so podatki o njihovem ugodnem u~inku {e vedno nejasni, osnovni razlog za to pa je v pomanjkanju ustrezno izvedenih kontroliranih {tudij na ljudeh. Ugotovili so, da ima vsaj 40-50% ljudi stabilno populacijo laktobacilov (2). Eksogeno vne{ene bakterije sicer nekaj dni pre`ivijo v debelem ~revesu, ne postanejo pa reziden~ne. Lastna flora je genetsko povezana z imunskim sistemom, pri vnosu eksogenih vrst pa lahko pride tudi do interference z gostiteljevim imunskim sistemom. Izbira probiotika mora sloneti na natan~no dolo~enih selekcijskih kriterijih, ki vklju~ujejo ugotavljanje varnosti in klini~nih u~inkov. Bistveni postopki so: - preu~evanje seva (izvor, identifikacija, karakterizacija, ugotavljanje varnosti na nivoju rodu in vrste); - preu~evanje farmakokinetike seva (pre`ivetje in aktivnost v ~revesu, vezava in s tem kolonizacija, mo`na invazivnost, odnos med dozo in u~inkom); - {tudij interakcije med sevom in gostiteljem (vezava na intestinalno tkivo/virulenca, selektivna stimulacija koristnih bakterij in zaviranje {kodljivih, stimulacija/supresija imunskega odgovora, klini~ni stranski u~inki). Vse ve~ji poudarek je namenjen dolo~anju varnosti probiotikov, kar zahteva multidisciplinaren pristop in sodelovanje genetikov, imunologov, patologov, toksikologov, gastroenterologov in mikrobiologov. Tudi zato potekajo zadnja leta intenzivne raziskave snovi, ki stimulirajo rast lastne ugodne mikroflore v ~revesju (prebiotiki) in predstavljajo zanimivo alternativo in dopolnilo probiotikom. Pro- in prebiotike so za~eli kombinirati v sinbiotike, kar naj bi imelo dvojno koristni u~inek. PROBIOTIKI Probiotiki so `ivi organizmi, predvsem bakterije, ki pre`ivijo prehod skozi prebavila in imajo ugoden u~inek na gostitelja (2,3,13). V ~revesju uporabljajo za svojo rast in metabolizem sestavine hrane. Za prisotnost lastne ~revesne mikroekologije vemo `e od leta 1719, ko je Leeuwenhoek pod mikroskopom opazil fekalne bakterije. Prve raziskave segajo v leto 1885, ko je Escherich v blatu dojen~kov, hranjenih s stekleni~ko, opisal Bacterium coli communicator. ONKOLOGIJA / problemi in perspektive Nada Rotovnik Kozjek Probiotiki in prebiotiki v onkologiji Probiotiki so `ivi organizmi, predvsem bakterije, ki pre`ivijo prehod skozi prebavila in imajo ugoden u~inek na gostitelja. Prebiotiki pa so neprebavljive sestavine hrane, ki selektivno stimulirajo rast mikroorganizmov v debelem ~revesu. 36 Mikroorganizmi v ~revesju so zelo raznovrstni - od takih, ki so za normalno funkcijo ~revesja nujno potrebni, do potencialno patogenih bakterij (4). Probioti~ni mikroorganizmi tekmujejo z drugimi - tudi patogenimi - mikroorganizmi v razli~nih mikrookoljih ~revesa: na povr{ini ~revesnih epitelnih celic, v sluznem gelu, ki pokriva epitel, in v ~revesni svetlini. Z uporabo anaerobnih tehnik rasti so ugotovili, da je ve~ina mikroorganizmov v ~revesju odraslega obligatornih anaerobov, medtem ko je aerobov pribli`no tiso~krat manj. Aerobne bakterije so predvsem proksimalno v tankem ~revesu. Med aerobi prevladujejo koliformne bakterije, streptokoki in fakultativno anaerobni laktobacili. Anaerobne bakterije predstavljajo ve~ino mikroflore v distalnem delu tankega ~revesa in debelem ~revesu. Najpogostej{i anaerobi so: 1. Bacteroides sp. 2. Eubacteriae sp. in anaerobni laktobacili 3. peptokoki 4. bifidobakterije 5. klostridiji, megasfere ipd. OSNOVNE FUNKCIJE ^REVESNE MIKROFLORE (3,4,5): 1. Procesi fermentacije, pri katerih se tvorijo kratkoveri`ne ma{~obne kisline (short chain fatty acids - SCFA), kot so acetat, butirat in propionat. Ti metaboliti so neposreden metabolni substrat za celice sluznice, pospe{ujejo njihovo rast ter absorpcijo vode. V debelem ~revesu dobijo celice sluznice 75% hrane iz lumna. Ma{~obne kisline se tudi absorbirajo in prispevajo k energetskemu metabolizmu ter v jetrih neposredno vplivajo na tvorbo proteinov akutne faze in vnetnih mediatorjev, kot je IL-6, sodelujejo pa tudi pri procesih programirane apoptoze. 2. Rezistenca proti kolonizaciji s patogenimi bakterijami. Mehanizem {e ni pojasnjen, povezujejo ga s tvorbo bakteriocinov in laktata in z mehanizmom bakterijskega antagonizma. Pomembna je sposobnost za tvorbo du{ikovega oksida (NO) iz arginina. NO ima baktericiden u~inek v ustni votlini, je vazodilatator, pove~a pretok v visceralnih organih in izbolj{a motiliteto ~revesa. 3. Stimulacija imunskega sistema. 70% imunskega sistema je v ~revesju (gut associated lymphoid tissue, GALT). Znani pomembni u~inki so: aktivacija makrofagov, vpliv na ravnovesje T1/T2 limfocitov in vpliv na izlo~anje sekretornih imunoglobulinov v ~revesju. Spremememba prehrane, stres, po{kodbe, uporaba antibiotikov, pa tudi pretirana higiena spremenijo ~revesno mikrofloro (4). S spremembo lokalnega ekosistema se spremeni tudi funkcija ~revesne bariere. Luminalni antigeni se lahko neposredno prezentirajo ~revesnemu imunskemu sistemu. Prav tako lahko bakterije ter njihovi produkti neposredno dose`ejo organe izven ~revesja (mehanizem bakterijske translokacije). Ve~ kontroliranih randomiziranih {tudij je pokazalo koristen u~inek probiotikov in fermentiranih mle~nih izdelkov pri zdravljenju in prepre~evanju gastroenteritisa, zlasti tistega, povzro~enega z rotavirusi (2). Nekateri probiotiki so u~inkoviti pri zdravljenju kroni~nih prena{alcev bakterij rodu Salmonella in Campylobacter ter pri prepre~evanju ponavljajo~ih se infekcij s Clostridium difficile. Probiotiki so u~inkoviti tudi pri prepre~evanju in zdravljenju drisk, povezanih z antibiotiki. Mo`nost uporabe probiotikov naj bi bila tudi pri zdravljenju `elod~ne sluznice zaradi oku`be s Helicobacter pylori in pri zdravljenju kroni~nih vnetnih ~revesnih boleznih, kot sta Crohnova bolezen in ulcerozni kolitis. Tudi pri laktozni intoleranci zaradi hipolaktazije ali alaktazije bolniki dobro prena{ajo jogurt in druge fermentirane mle~ne izdelke. Ti izdelki vsebujejo bakterije, ki vsebujejo encim b- galaktozidazo. Ta namesto ~revesne laktaze razgrajuje mle~ni sladkor laktozo na galaktozo in in glukozo. Poleg tega u`ivanje fermentiranih mle~nih izdelkov upo~asni praznjenje `elodca, kar tudi omogo~a bolj{o prebavo laktoze v tankem ~revesu. ANTITUMORSKI U^INEK Vsi ti fiziolo{ki in patofiziolo{ki mehanizmi pa se prepletajo v potencialni funkciji ~revesne mikroflore kot antitumorskega dejavnika (1). Mehanizmi tega u~inka so {e ve~inoma nejasni, verjetno pa gre za kombinacijo naslednjih procesov: Pove~an imunski odziv Karcinogeneza je tesno povezana s prizadetostjo imunskega sistema. Ugoden u~inek probiotikov na imunski sistem naj bi bil tako povezan s preventivo raka in njenim potekom (1). Stimulativen u~inek na imunski sistem so predpostavili za {tevilne probiotike (Lactobacillus casei, Lactobacillus GG, Lactobacillus La1, Lactobacillus plantarum, Bifidobacterium bifidum). Na~in delovanja naj bi bil nespecifi~en, tako da bi povzro~al pove~an imunski odziv na {irok spekter antigenov. Vendar rezultati {tudij niso prepri~ljivi (8). Prepre~evanje karcinogeneze Probiotiki naj bi zavirali rast bakterij, ki pretvarjajo prokarcinogene v karcinogene, in tako zmanj{evali obremenitev ~revesa in organizma s karcinogeni (1). Aktivnost encimov, ki pretvarjajo prokarcinogene v karcinogene, se pogosto uporablja kot indikator vpliva u~inka probiotikov na ~revesno mikrofloro. Ve~ {tudij ka`e u~inek probiotikov na encimsko aktivnost, ki jo merijo v blatu (7). U`ivanje L. ramnosus GG je imelo za posledico zmanj{ano aktivnost b-glukoronidaze, nitroreduktaze in hologlicinske hidrolaze. U`ivanje fermentiranega mleka z L. casei naj bi v {tirih tednih prav tako zmanj{alo u~inek b-glukoronidaze in b-glikozidaze. Bifidobakterije zmanj{ujejo aktivnost b-glukoronidaze, nimajo pa u~inka na nitratno reduktazo, nitroreduktazo in azoreduktazo. U`ivanje fermentiranih mle~nih izdelkov L. acidophilus, B.bifidum, Streptococcus cremoris in lactis naj bi zmanj{alo aktivnost nitroreduktaze, ne pa aktivnosti azoreduktaze in b-glukoronidaze. Rezultati teh {tudij, razen dveh {tudij z L. casei, se torej ne ujemajo povsem in za razjasnitev u~inka posameznih probiotikov na nastanek in zdravljenje tumorjev bodo potrebne {e nadaljnje temeljne raziskave. ONKOLOGIJA / problemi in perspektive 37 Vezava in razgradnja karcinogenov Teoreti~na predpostavka je, da lakto- in bifidobacili ve`ejo mutagene snovi in tako prepre~ijo njihovo {kodljivost (6). Mutagenost obi~ajno dolo~amo in vitro z Amesovim testom, vemo pa, da je ob~utljivost posameznikov za mutageno snov zelo razli~na. Razlika ob~utljivosti za posamezno mutageno snov je lahko tiso~kratna. Rezultati japonskih {tudij z Lactobacilom casei pri bolnikih s karcinomom mehurja ka`ejo, da bi u`ivanje L. casei lahko podalj{alo fazo zazdravitve (7). Z meritvami sekrecije mutagenov v urinu pa sta T. in H. Hayatso ugotovila, da je pri kratkotrajnem (3-tedenskem) u`ivanju ekskrecija mutagenih snovi v urinu zna~ilno manj{a (2). Rezultati te in podobnih {tudij podpirajo idejo, da lahko z u`ivanjem probiotikov zmanj{amo pojavljanje dolo~enih vrst tumorjev. Produkcija antitumorskih snovi V {tudijah na podganah so ugotovili, da prehrana z liofilizirami kulturami zmanj{a kemi~no povzro~eno karcinogenezo, in sicer tako, da zavre rast tumorskih celic (9). Zmanj{ata se aktivnost tumorskega encima ornitinske dekarboksilaze in ekspresija ras-p21. PREBIOTIKI Prebiotiki so neprebavljive sestavine hrane, ki ugodno delujejo na gostitelja, tako da selektivno stimulirajo rast mikroorganizmov v debelem ~revesu (10). To so prehrambene vlaknine b (2®1) D fruktani; spadajo med topne vlaknine in so v ve~jih koli~inah predvsem v cikoriji, radi~u, poru, ~ebuli, arti~okah in belu{ih. Trenutno poteka ve~ina raziskav z inulinom in oligofruktozo. Inulin naj bi ugodno deloval predvsem na bifidobakterije, oligofruktoza pa na bifido- in laktobakterije. Zadosten naj bi bil `e vnos 4 g oligofruktoze na dan (12). Natan~nej{ih podatkov o vnosu, potrebnem za bioterapevtski (9) u~inek, {e ni, {e manj pa so znani podatki o dozah, potrebnih za specifi~ne u~inke. V {tudijah ponavadi uporabljajo doze od 8 do 40 g na dan. Nekateri drugi prehranski sladkorji, kot so pektin, fruktoza in {krob, stimulirajo predvsem rast neugodnih ~revesnih mikroorganizmov klostridijev. Osnovni mehanizem inhibicije neoplasti~nih lezij ~revesa naj bi bil predvsem v modulaciji mikroflore debelega ~revesa (9). Zaradi selektivne stimulacije rasti bifidobakterij naj bi pri{lo do njihove relativne kolonizacije, medtem ko se {tevilo ~revesnih patogenih bakterij zmanj{a. Eden izmed mehanizmov naj bi bil tudi zni`anje intestinalnega pH zaradi tvorbe laktata. Tak{no okolje je baktericidno za E. coli in Clostridium perfringens. Prav tako se zmanj{a {tevilo Bacteroides sp., fuzobakterij in klostridijev. Kolonije bifidobakterij naj bi mehani~no vezale kancerogene in se z njimi izlo~ale preko blata. Poleg selektivne modulacije bifidobakterij inulin in oligofruktoza pove~ata tvorbo SCFA, posebej butirata. Butirat sicer predstavlja 5% teh ma{~obnih kislin in ima posebno funkcijo v stimulaciji fenotipske celi~ne diferenciacije in inhibiciji proliferacije nezrelih celic. Analoge butirata raziskujejo kot mo`ne antineoplasti~ne agense (9). Inulin in ologofruktoza funkcionalno spadata med vlaknine, zato od njiju pri~akujemo tudi druge ugodne u~inke vlaknin, kot so zni`anje serumskega holesterola, stimulacija imunskega sistema in pove~ana sinteza vitaminov. Pojavljajo se tudi raziskave aditivnega ali celo morebitnega sinergisti~nega oziroma sinbioti~nega u~inka inulina in oligofruktoze ter probiotikov (11). Kot prebiotike s sinbioti~nim u~inkom raziskujejo tudi vlaknine soje in `itaric, vendar v dosedanjih raziskavah teh u~inkov niso mogli potrditi (11). SKLEP Ugoden vpliv pro- in prebiotikov na prepre~evanje in zaviranje razvoja raka so dosedaj ve~inoma dokazali le na laboratorijskih `ivalih. Farmakolo{ko to ustreza prvi stopnji raziskave dolo~ene snovi; tj. identifikaciji u~inka. Zaradi potencialno pomembnega vpliva na zdravje ljudi je treba ta u~inek pazljivo preu~iti v kontroliranih klini~nih {tudijah. Literatura: 1. Stehle P. Disease prevention by dietary measures - facts or fancy? In: 22th ESPEN congress, September 2000: 25-27. 2. Larkin M. Probiotics strain for credibility. Lancet 1999; 354:1884. 3. Lee Y-K, Salminen S. The coming age of probiotics. Trends Food Sci Technol 1995; 6:241-5. 4. Jeppsson B. Lactobacilli and Bifidobacteria. In: 22th ESPEN congress, September 2000: 25-27. 5. Giacosa A. Gut microflora and infection prevention.In: 22th ESPEN congress, September 2000: 25-27. 6. Orrhage K et al. Binding of mutagenic heterocyclic amines by intestinal and lactic acid bacteria. Mutat Res 1994; 311:239-48. 7. Aso Y et al, BLP Study Group. Preventive effect of Lactobacillus casei preparation on the recurrence of superficial bladder cancer in a double-blind trial. Eur Urol 1995; 27:104-9. 8. Roos NM, Katan MB. Effects of probiotic bacteria on diarrhea, lipid metabolism, and carcinogenesis: a review of papers published between 1988 and 1998. Am J Clin Nutr 200; 71:405-11. 9. Reddy BS. Possible mechanisms by which pro- and prebiotics influence colon carcinogenesis and tumor growth. J Nutr 1999; 129:1478S-82S. 10. Van Loo J, Cummings J et al. Functional properties of non- digestible oligosaccharides: a consensus report from the ENDO project. Br J Nutr 1999; 81:121-32. 11. Rao AV. Dose-response effects on inulin and oligofructose on intestinal bifidogenic effects. J Nutr 1999, 129:1442S-5S. 12. Gallaher DD, Khil J. The effect of synbiotics on colon carcinogenesis in rats. J Nutr 1999, 129:1483S-7S. 13. Fuller R (ed). Probiotics:The Scientific Basis. London: Chapman & Hall, 1992: 111-144. ■ ONKOLOGIJA / problemi in perspektive