Aktualne nazwy szczepów probiotycznych tradycyjnie należących do rodzaju Lactobacillus
Autor: Hanna Szajewska
Klinika Pediatrii, Warszawski Uniwersytet Medyczny
STRESZCZENIE
Bakterie z rodzaju Lactobacillus należą do znanych i powszechnie stosowanych probiotyków. Jednak taksonomia tych bakterii przez lata uchodziła za chaotyczną. Sytuacja uległa istotnej zmianie w 2020 roku, kiedy, dzięki międzynarodowej współpracy naukowców z różnych uniwersytetów, taksonomia bakterii tradycyjnie zaliczanych do rodzaju Lactobacillus została uporządkowana. Artykuł prezentuje kluczowe aspekty oraz praktyczne konsekwencje rewizji nomenklatury taksonomicznej Lactobacillus. Pomimo wprowadzenia nowej nomenklatury, tożsamość tych mikroorganizmów pozostaje niezmienna, co oznacza, że informacje na temat ich bezpieczeństwa i skuteczności nadal mają zastosowanie.
Wprowadzenie
Trudno jest wyobrazić sobie świat probiotyków bez bakterii Lactobacillus. Te mikroorganizmy stały się niemal synonimem korzystnych właściwości probiotyków, będąc jednymi z najbardziej rozpoznawalnych i najczęściej stosowanych.1 Są obecne w licznych produktach spożywczych, takich jak jogurty i kefiry, oraz w suplementach diety. Szczegółowe analizy genomów dostępnych gatunków Lactobacillus ujawniły ich złożoność genetyczną i funkcjonalną, przekraczającą dotychczasowe ramy klasyfikacyjne. Postęp w dziedzinie mikrobiologii doprowadził do reklasyfikacji rodzaju Lactobacillus. W artykule skupiono się na kluczowych aspektach zmian w taksonomii bakterii, które historycznie były zaliczane do rodzaju Lactobacillus, oraz na praktycznych konsekwencjach tych zmian w kontekście stosowania tych bakterii jako probiotyków.
Taksonomia, czyli nadawanie nazw
Taksonomia, dziedzina nauki zajmująca się klasyfikacją i nadawaniem nazw organizmom, ewoluowała od morfologii i prostych technik do zaawansowanych metod molekularnych.2 Barwienie Grama, opracowane w XIX wieku, było jednym z pierwszych narzędzi klasyfikacyjnych, pozwalającym na rozróżnienie bakterii na podstawie ich struktury komórkowej. Technika ta dzieli bakterie na Gram-dodatnie, które absorbują fioletowy barwnik dzięki grubej warstwie peptydoglikanu, oraz Gram-ujemne, które przyjmują różowy kolor, mając cieńszą ścianę komórkową. Wdrożenie technik biochemicznych i mikroskopowych znacznie zwiększyło dokładność identyfikacji i klasyfikacji bakterii. Jednak istotny przełom nastąpił dopiero z wprowadzeniem metod molekularnych. Sekwencjonowanie genów 16S rRNA oraz całych genomów bakteryjnych ujawniło znaczące różnice genetyczne, które nie były dostrzegane przy tradycyjnych, fenotypowych klasyfikacjach. Obecnie identyfikacja nowych gatunków bakterii wykorzystuje m.in. kryterium średniej identyczności nukleotydów (average nucleotide identity, ANI), w którym wartość ANI ³95% kwalifikuje bakterie do tego samego gatunku.3 To kryterium znacząco poprawiło precyzję rozróżniania gatunków, umożliwiając identyfikację nowych, wcześniej nieklasyfikowanych bakterii.
Konieczność zmian w taksonomii Lactobacillus
W Tabeli 1 podsumowano najważniejsze fakty związane z Lactobacillus. Przez lata taksonomia rodzaju Lactobacillus uznawana była za chaotyczną.4 Wszystkie bakterie Gram-dodatnie, wytwarzające kwas mlekowy, o pałeczkowatej morfologii i niezdolne do tworzenia przetrwalników, były niemal automatycznie klasyfikowane jako należące do tego rodzaju. Takie podejście prowadziło do zaliczania wielu bakterii do rodzaju Lactobacillus, pomimo ich ogromnej różnorodności genetycznej, metabolicznej i ekologicznej. Tradycyjna klasyfikacja nie odzwierciedlała rzeczywistych relacji filogenetycznych między gatunkami, co wymagało aktualizacji. Zadania tego podjęła się grupa 15 naukowców z 7 krajów, reprezentujących 12 instytucji. Przeprowadzili oni kompleksową analizę genomów wszystkich dostępnych gatunków Lactobacillus. Ich badania zaowocowały reklasyfikacją, której wyniki opublikowano w 2020 roku w International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, i która stała się obecnie obowiązującym standardem.2
Najważniejsze zmiany
W Tabeli 2 podsumowano kluczowe zmiany taksonomiczne dotyczące wybranych gatunków z dawnego rodzaju Lactobacillus, natomiast na Rycinie przedstawiono te zmiany graficznie. Poniżej opisano najważniejsze kwestie.
- Wcześniejszy rodzaj Lactobacillus, obejmujący w 2020 roku ponad 260 gatunków, w wyniku analizy genów, cech fizycznych i środowiskowych, został przydzielony do 25 różnych rodzajów, w tym 23 nowych.
- Lactobacillus wciąż jest uznawany za rodzaj, ale ograniczony do 38 gatunków. Gatunki wcześniej zaliczane do Lactobacillus teraz mają nowe nazwy rodzajów, takie jak Lacticaseibacillus czy Limosilactobacillus. Dla przykładu:
- acidophilus, delbrueckii, gasseri, crispatus nadal należą do rodzaju Lactobacillus;
- rhamnosus, casei i paracasei należą teraz do rodzaju Lacticaseibacillus;
- plantarum i pentosus należą do rodzaju Lactiplantibacillus;
- reuteri i fermentum zostały włączone do rodzaju Limosilactobacillus.
- Gatunek, odnoszący się do drugiej części nazwy bakterii (np. rhamnosus, fermentum), stanowi bardziej szczegółową klasyfikacją opartą na wspólnych cechach, które różnią je od innych gatunków w tym rodzaju. Gatunki się nie zmieniły.
- Szczepy również nie uległy zmianie. W kontekście probiotyków uważa się, że ich właściwości są w znacznej mierze zależne od szczepu. Markery filogenetyczne, takie jak wykorzystanie substratu i białka powierzchniowe, mogą znacząco różnić się między szczepami. Te cechy wpływają na interakcje bakterii z komórkami gospodarza i układem odpornościowym. Stąd istotne jest, czy produkt zawiera L. rhamnosus ABC czy L. rhamnosus XYZ. Ważne, aby etykieta produktu probiotycznego precyzyjnie określała, jaka bakteria jest obecna, aż do poziomu szczepu.
- Ponieważ wszystkie nowe rodzaje zaproponowane po reklasyfikacji zaczynają się na literę „L”, zatem skrócona forma rodzaju/gatunku (np. L. rhamnosus, L. fermentum, L. reuteri) pozostaje niezmieniona.
Wyszukiwanie nowych nazw
Aby ułatwić szybkie znajdowanie nowych nazw konkretnych bakterii, stworzono wyszukiwarkę dostępną pod adresem: lactobacillus.ualberta.ca. Jest ona dwukierunkowa, co oznacza, że aby znaleźć odpowiednik, można wpisać zarówno poprzednią, jak i obecną nazwę bakterii.
Implikacje zmian taksonomicznych Lactobacillus
Poniżej przedstawiono wyzwania związane z koniecznością dostosowania się do zmian w taksonomii Lactobacillus, które dotyczą codziennej praktyki klinicznej, badań naukowych, przemysłu probiotycznego oraz instytucji/agencji odpowiedzialnych za kwestie regulacyjne i/lub rejestracyjne.
Wpływ na codzienną praktykę kliniczną
Istnienie zarówno starych, jak i nowych nazw (wynikających z rewizji taksonomicznej) może wprowadzać wśród zainteresowanych pewne zamieszanie. Bakterie probiotyczne, które były znane i stosowane w medycynie od lat, nagle otrzymały nowe nazwy z przyczyn, które dla wielu lekarzy mogą wydawać się enigmatyczne. To sprawia, że proces wdrażania zmian taksonomicznych do codziennej praktyki medycznej może zajmować sporo czasu. Niemniej jednak, bezpośredni wpływ tych reklasyfikacji na praktykę kliniczną jest ograniczony. Szczepy bakteryjne w suplementach i produktach pozostają niezmienione. Ważne są działania edukacyjne i kampanie informacyjne, aby uświadomić to wszystkim zainteresowanym.
Badania i publikacje naukowe, patenty
W kontekście badań naukowych oraz aplikacji patentowych niezbędne jest uwzględnianie nowych nazw. W okresie przejściowym, który wciąż trwa, zaleca się podawanie zarówno nowej, jak i poprzedniej nazwy mikroorganizmu. Podczas przeszukiwania literatury naukowej kluczowe jest poszukiwanie publikacji pod obiema nazwami rodzajów.
Producenci probiotyków
Konieczna jest aktualizacja szerokiego zakresu dokumentacji, w tym etykiet, opakowań, stron internetowych oraz dokumentacji technicznej, jakościowej i handlowej. W chwili pisania tego artykułu (kwiecień 2024) widoczne są postępy w procesie aktualizacji oznaczeń na produktach. Nadal jednak dostępne są produkty, których nazewnictwo nie zostało zaktualizowane, ale należy się spodziewać, że takie zmiany wkrótce nastąpią.
Agencje regulacyjne
Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (European Food Safety Authority, EFSA), przyznający status Uznanego Domniemania Bezpieczeństwa (Qualified Presumption of Safety, QPS), od czasu aktualizacji używa w swoich publikacjach i komunikatach zarówno nowych, jak i starych nazw.5 Podobnie Agencja Żywności i Leków (Food and Drug Administration, FDA) oraz Health Canada.
Nowa nazwa, ale ten sam drobnoustrój probiotyczny
Aktualizacja nazewnictwa bakterii wcześniej klasyfikowanych jako Lactobacillus nie wpływa na ich właściwości probiotyczne. Badania kliniczne i publikacje odnoszące się do szczepu pod jego dawną nazwą dotyczą tego samego szczepu, który obecnie jest znany pod nową nazwą. W Tabeli 3 podsumowano dane o wybranych szczepach probiotycznych często stosowanych w pediatrii. Są to dobrze zbadane szczepy, których nazwy zmieniły się, ale dane dotyczące ich bezpieczeństwa i skuteczności pozostają nadal aktualne.
Zmiany w taksonomii innych bakterii
Prace nad aktualizacją taksonomii dotyczą również innych bakterii probiotycznych, w tym z rodzaju Bifidobacterium,6 które – obok historycznego rodzaju Lactobacillus – należą do najbardziej rozpoznawalnych i często używanych probiotyków. Przekształcenia taksonomiczne dotyczą także innych bakterii. Przykładem jest reorganizacja rodzaju Clostridium, który na podstawie różnic genetycznych został podzielony na kilka nowych rodzajów. Ta zmiana wpłynęła na nazewnictwo wielu znanych gatunków, np. Clostridium difficile jest teraz klasyfikowany w nowym rodzaju Clostridioides, stając się Clostridioides difficile.7
PODSUMOWANIE
- Przez lata taksonomia bakterii kwasu mlekowego Lactobacillus była postrzegana jako nieuporządkowana, chaotyczna.
- Rewizja taksonomiczna bakterii wcześniej zaliczanych do Lactobacillus, oparta m.in. na analizie 16S rRNA, umożliwiła dokładną identyfikację i klasyfikację bakterii na podstawie ich sekwencji genetycznych.
- Organizmy, które są znane i używane w medycynie od lat, otrzymały nowe nazwy, co dla wielu lekarzy może być wyzwaniem. Wprowadzenie tych nazw do codziennej praktyki medycznej wymaga czasu, lecz jest niezbędne.
- Zmiana nomenklatury wymaga aktualizacji dokumentacji technicznej, materiałów informacyjnych oraz etykiet produktów probiotycznych, jednak nie wpływa na skuteczność kliniczną i bezpieczeństwo stosowania szczepów.
- Dane dotyczące skuteczności klinicznej i bezpieczeństwa stosowania szczepów, które zostały przebadane pod poprzednimi nazwami, wciąż są aktualne, co umożliwia kontynuację ich stosowania bez potrzeby ponownych badań.
PIŚMIENNICTWO
1 Hill C, Guarner F, Reid G, Gibson GR, Merenstein DJ, Pot B, Morelli L, Canani RB, Flint HJ, Salminen S, Calder PC, Sanders ME. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014 Aug;11(8):506-14.
2 Taxonomy. www.britannica.com/science/taxonomy. Dostęp 30 marca 2024.
3 Zheng J, Wittouck S, Salvetti E, Franz CMAP, Harris HMB, Mattarelli P, O'Toole PW, Pot B, Vandamme P, Walter J, Watanabe K, Wuyts S, Felis GE, Gänzle MG, Lebeer S. A taxonomic note on the genus Lactobacillus: Description of 23 novel genera, emended description of the genus Lactobacillus Beijerinck 1901, and union of Lactobacillaceae and Leuconostocaceae. Int J Syst Evol Microbiol. 2020 Apr;70(4):2782-2858.
4 Oberg TS, McMahon DJ, Culumber MD, McAuliffe O, Oberg CJ. Invited review: Review of taxonomic changes in dairy-related lactobacilli. J Dairy Sci. 2022 Apr;105(4):2750-2770.
5 www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/6174
6 www.isappscience.org/new-names-for-important-probiotic-lactobacillus-species/ Dostęp 1 kwietnia 2024.
7 Lawson PA, Citron DM, Tyrrell KL, Finegold SM. Reclassification of Clostridium difficile as Clostridioides difficile (Hall and O'Toole 1935) Prévot 1938. Anaerobe. 2016 Aug;40:95-9. 8 Szajewska H, Berni Canani R, Domellöf M i wsp.; ESPGHAN Special Interest Group on Gut Microbiota and Modifications. Probiotics for the Management of Pediatric Gastrointestinal Disorders: Position Paper of the ESPGHAN Special Interest Group on Gut Microbiota and Modifications. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2023;76:232-247.
9 Braegger C, Chmielewska A, Decsi T i wsp.; ESPGHAN Committee on Nutrition. Supplementation of infant formula with probiotics and/or prebiotics: a systematic review and comment by the ESPGHAN committee on nutrition. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2011;52:238-250.
10 Ozen M, Piloquet H, Schaubeck M. Limosilactobacillus fermentum CECT5716: Clinical Potential of a Probiotic Strain Isolated from Human Milk. Nutrients 2023;15:2207.
11 Maldonado J, Canabate F, Sempere L i wsp. Human milk probiotic Lactobacillus fermentum CECT5716 reduces the incidence of gastrointestinal and upper respiratory tract infections in infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2012;54:55-61. Erratum in: J Pediatr Gastroenterol Nutr 2012;54:571.
12. Gil-Campos M, López MÁ, Rodriguez-Benítez MV i wsp. Lactobacillus fermentum CECT 5716 is safe and well tolerated in infants of 1-6 months of age: a randomized controlled trial. Pharmacol Res 2012;65:231-238.
13 Pastor-Villaescusa B, Blanco-Rojo R, Olivares M. Evaluation of the Effect of Limosilactobacillus fermentum CECT5716 on Gastrointestinal Infections in Infants: A Systematic Review and Meta-Analysis. Microorganisms 2021;9:1412.
14 Maldonado J, Gil-Campos M, Maldonado-Lobón JA i wsp. Evaluation of the safety, tolerance and efficacy of 1-year consumption of infant formula supplemented with Lactobacillus fermentum CECT5716 Lc40 or Bifidobacterium breve CECT7263: a randomized controlled trial. BMC Pediatr 2019;19:361.
15 Maldonado J, Canabate F, Sempere L i wsp. Human milk probiotic Lactobacillus fermentum CECT5716 reduces the incidence of gastrointestinal and upper respiratory tract infections in infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2012;54:55-61
16 Piloquet H, Vrignaud B, Gillaizeau F i wsp.; GOLF III Study Group. Efficacy and safety of a synbiotic infant formula for the prevention of respiratory and gastrointestinal infections: a randomized controlled trial. Am J Clin Nutr 2024:S0002-9165(24)00340-X.
17 Pietrzak A, Skrzydło-Radomańska B, Mulak A i wsp. Guidelines on the management of irritable bowel syndrome: In memory of Professor Witold Bartnik.Prz Gastroenterol 2018;13:259-288.
18 Olek A, Woynarowski M, Ahrén IL i wsp. Efficacy and Safety of Lactobacillus plantarum DSM 9843 (LP299V) in the Prevention of Antibiotic-Associated
Gastrointestinal Symptoms in Children-Randomized, Double-Blind, Placebo- Controlled Study. J Pediatr 2017;186:82-86.
19 Hoppe M, Önning G, Hulthén L. Freeze-dried Lactobacillus plantarum 299v increases iron absorption in young females-Double isotope sequential single-blind studies in menstruating women. PLoS One 2017;12:e0189141.
