29.4.2026
Užívání probiotik má význam nejen pro působení na střevní mikrobiotu, ale také pro účinky na imunitu. V tomto směru se jako komplexní probiotikum jeví sporulující bakterie Bacillus clausii.
Úvod
Střevní imunitní systém představuje unikátní biologické rozhraní mezi hostitelem a vnějším prostředím, které je charakterizováno extrémní antigenní zátěží a nutností zachovat rovnováhu mezi tolerancí a imunitní odpovědí. Tato rovnováha, označovaná jako střevní imunitní homeostáza, je výsledkem komplexní interakce mezi epitelovou bariérou, vrozenou a adaptivní imunitou a střevní mikrobiotou. V posledních letech se ukazuje, že její narušení – dysbióza – hraje klíčovou roli nejen v patogenezi gastrointestinálních onemocnění, ale i v rozvoji systémových chorob včetně metabolických, neurodegenerativních a autoimunitních stavů [1–4].
V tomto kontextu se probiotika stala významným nástrojem terapeutické modulace mikrobioty a imunitní odpovědi. Zvláštní pozornost si zaslouží sporulující bakterie Bacillus clausii, která se od klasických probiotik liší svou vysokou stabilitou, schopností přežít průchod gastrointestinálním traktem a komplexním imunomodulačním potenciálem [1,5]. Na rozdíl od tradičních laktobacilů působí B. clausii nejen na úrovni mikrobiální ekologie, ale i prostřednictvím přímé regulace buněčné signalizace, epigenetických procesů a metabolických drah hostitele.
Organizace střevního imunitního systému a jeho regulace
Střevní sliznice představuje multifunkční bariéru, která kombinuje mechanické, chemické a imunologické prvky. Epiteliální buňky spojené tight junctions proteiny (claudin, occludin, ZO-1) regulují permeabilitu střevní stěny a zároveň aktivně participují na imunitní odpovědi prostřednictvím produkce cytokinů a chemokinů [6,7]. Pohárkové buňky produkují mucin, který tvoří ochrannou vrstvu nad epitelem, zatímco Panethovy buňky secernují antimikrobiální peptidy, jako jsou defensiny.
Pod epitelem se nachází lamina propria bohatá na dendritické buňky, makrofágy a lymfocyty. Dendritické buňky zde hrají klíčovou roli v prezentaci antigenu a polarizaci T-lymfocytů směrem k efektorovým (Th1, Th17) nebo regulačním (Treg) fenotypům. Rovnováha mezi těmito populacemi je zásadní pro prevenci patologického zánětu [8–10].
Rozpoznávání mikrobiálních struktur je zprostředkováno pattern recognition receptory, zejména Toll-like receptory (TLR) a NOD-like receptory (NLR). Aktivace TLR vede k signalizaci přes adaptorový protein MyD88 a následné aktivaci transkripčního faktoru NF-κB, který reguluje expresi prozánětlivých cytokinů. Alternativní TRIF-dependentní dráha pak indukuje produkci interferonů typu I [11–13]. Inflammasomy, zejména NLRP3, představují další klíčový regulační uzel, který kontroluje maturaci IL-1β a IL-18 [14,15].
Biologické vlastnosti Bacillus clausii
Bacillus clausii je grampozitivní, aerobní, sporulující bakterie s výraznou odolností vůči fyzikálním a chemickým stresům. Spory umožňují přežití průchodu žaludkem a následnou germinaci ve střevě, kde bakterie vykazuje metabolickou aktivitu [5,16]. Tento cyklus spora–vegetativní buňka je zásadní pro její probiotické účinky.
Klinicky významná je inherentní rezistence některých kmenů B. clausii vůči antibiotikům, která umožňuje jejich současné podávání během antibiotické léčby bez ztráty účinnosti. Tato rezistence je chromozomálně kódovaná a nepřenositelná, což minimalizuje riziko horizontálního přenosu [16].
Na molekulární úrovni B. clausii produkuje široké spektrum bioaktivních molekul, včetně enzymů, bakteriocinů a antioxidantů, které se podílejí na jeho imunomodulačních účincích.
Molekulární mechanismy imunomodulace
Interakce B. clausii s hostitelským imunitním systémem je komplexní a zahrnuje několik paralelních mechanismů.
TLR–MyD88 signalizace a regulace NF-κB
Jedním z klíčových mechanismů je modulace TLR2-dependentní signalizace. Aktivace tohoto receptoru B. clausii vede k regulované aktivaci NF-κB, která je kvalitativně odlišná od odpovědi indukované patogenními mikroorganismy. Namísto masivní produkce prozánětlivých cytokinů dochází k preferenční indukci antiinflamatorních mediátorů, zejména IL-10, a současnému snížení produkce TNF-α a IL-6 [1,17]. Tento „tolerogenní“ typ aktivace představuje zásadní mechanismus udržení střevní homeostázy a prevence chronického zánětu.
Regulace inflammasomu
Inflammasom NLRP3 je klíčovým regulátorem zánětlivé odpovědi. Aktivace tohoto komplexu vede k aktivaci kaspázy-1 a následné maturaci IL-1β. B. clausii inhibuje aktivaci NLRP3 prostřednictvím snížení oxidačního stresu, stabilizace mitochondriální funkce a modulace iontových toků, čímž omezuje nadměrnou zánětlivou odpověď [14,18].
Epigenetické mechanismy
Metabolity produkované mikrobiotou, zejména krátkořetězcové mastné kyseliny, hrají klíčovou roli v epigenetické regulaci. Butyrát působí jako inhibitor histondeacetyláz, což vede ke zvýšené acetylaci histonů a aktivaci genů spojených s imunitní tolerancí, včetně FoxP3 [19,20]. Tímto mechanismem B. clausii nepřímo podporuje diferenciaci Treg buněk.
Metabolomická regulace
B. clausii ovlivňuje metabolické prostředí střeva, včetně metabolismu tryptofanu a produkce indolových derivátů, které aktivují aryl hydrocarbon receptor (AhR). Aktivace tohoto receptoru je spojena s regulací bariérové funkce a imunitní odpovědi [21]. Současně dochází k modulaci metabolismu žlučových kyselin a aktivaci receptorů FXR a TGR5.
Vliv na epitelovou bariéru
Zachování integrity epitelové bariéry je zásadní pro prevenci translokace mikrobiálních produktů a rozvoje systémového zánětu. B. clausii zvyšuje expresi tight junction proteinů a podporuje produkci mucinu, čímž snižuje permeabilitu střevní stěny [7]. Tento efekt je doprovázen zvýšenou produkcí antimikrobiálních peptidů a snížením apoptózy enterocytů.
Interakce s mikrobiotou
B. clausii působí jako modulátor mikrobiálního ekosystému. Kompeticí o živiny a produkcí antimikrobiálních látek inhibuje růst patogenů a současně podporuje růst prospěšných bakterií. Výsledkem je zvýšení mikrobiální diverzity a stabilizace ekosystému, což je klíčové pro imunitní homeostázu [3,22].
Osa střevo–mozek
Rostoucí počet studií poukazuje na význam osy střevo–mozek, která propojuje mikrobiotu s centrálním nervovým systémem. B. clausii může ovlivňovat tuto osu prostřednictvím modulace systémového zánětu, produkce metabolitů a interakce s vagovým nervem. Snížení prozánětlivých cytokinů může vést ke snížení neuroinflamace a ovlivnění neuropsychiatrických funkcí [23,24].
Preklinické a klinické důkazy, bezpečnost
Experimentální modely potvrzují, že B. clausii snižuje expresi prozánětlivých cytokinů, obnovuje integritu epitelu a normalizuje mikrobiotu. Klinické studie pak prokazují jeho účinnost zejména v prevenci a léčbě antibiotiky asociovaného průjmu a akutních gastroenteritid [1,25]. Další data naznačují jeho potenciální přínos v prevenci respiračních infekcí a modulaci alergických onemocnění. Bezpečnostní profil B. clausii je velmi příznivý. Charakteristický je pro něj celkově pozitivní benefit-risk profil [1].
Diskuse a perspektivy
Současné poznatky ukazují, že B. clausii působí vedle své účinnosti na normalzaci střevní flóry i jako komplexní imunomodulátor s účinky na molekulární, buněčné i systémové úrovni. Jeho schopnost ovlivňovat epigenetické mechanismy a metabolické dráhy jej řadí mezi nejperspektivnější probiotika pro budoucí personalizovanou medicínu.
Závěr
Bacillus clausii představuje unikátní probiotikum schopné modulovat střevní imunitní homeostázu prostřednictvím komplexních molekulárních mechanismů. Jeho klinické využití je podloženo rostoucím množstvím důkazů a jeho význam v medicíně bude podle dosavadních vědeckých důkazů pravděpodobně dále narůstat.
Literatura
1. Wong-Chew RM, de Castro JAA, Morelli L, Perez M, Ozen M. Gut immune homeostasis: the immunomodulatory role of Bacillus clausii, from basic to clinical evidence. Expert Rev Clin Immunol. 2022;18(7):717–729.
2. Belkaid Y, Hand TW. Role of the microbiota in immunity and inflammation. Cell. 2014;157(1):121–141.
3 Hooper LV, Littman DR, Macpherson AJ. Interactions between the microbiota and the immune system. Science. 2012;336(6086):1268–1273.
4. Round JL, Mazmanian SK. The gut microbiota shapes intestinal immune responses during health and disease. Nat Rev Immunol. 2009;9(5):313–323.
5. Urdaci MC, Bressollier P, Pinchuk I. Bacillus clausii probiotic strains: antimicrobial and immunomodulatory activities. J Clin Gastroenterol. 2004;38(6 Suppl):S86–S90.
6 Turner JR. Intestinal mucosal barrier function in health and disease. Nat Rev Immunol. 2009;9(11):799–809.
7. Peterson LW, Artis D. Intestinal epithelial cells: regulators of barrier function and immune homeostasis. Nat Rev Immunol. 2014;14(3):141–153.
8. Honda K, Littman DR. The microbiota in adaptive immune homeostasis and disease. Nature. 2016;535(7610):75–84.
9. Atarashi K, Tanoue T, Honda K. Induction of regulatory T cells by intestinal commensals. Nat Rev Immunol. 2017;17(10):577–588.
10. Furusawa Y, Obata Y, Fukuda S, et al. Commensal microbe-derived butyrate induces differentiation of colonic regulatory T cells. Nature. 2013;504(7480):446–450.
11. Kawai T, Akira S. The role of pattern-recognition receptors in innate immunity: update on Toll-like receptors. Nat Immunol. 2010;11(5):373–384.
12. Takeuchi O, Akira S. Pattern recognition receptors and inflammation. Cell. 2010;140(6):805–820.
13. O’Neill LAJ, Golenbock D, Bowie AG. The history of Toll-like receptors — redefining innate immunity. Nat Rev Immunol. 2013;13(6):453–460.
14. Schroder K, Tschopp J. The inflammasomes. Cell. 2010;140(6):821–832.
15. Lamkanfi M, Dixit VM. Mechanisms and functions of inflammasomes. Cell. 2014;157(5):1013–1022.
16. Duc LH, Hong HA, Barbosa TM, Henriques AO, Cutting SM. Characterization of Bacillus probiotics available for human use. Appl Environ Microbiol. 2004;70(4):2161–2171.
17. Lopetuso LR, Scaldaferri F, Bruno G, Petito V, Franceschi F, Gasbarrini A. Bacillus clausii and gut homeostasis: state of the art and future perspectives. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 2016;10(8):943–948.
18. Salem MB, et al. Bacillus clausii spores maintain gut homeostasis through modulation of NLRP3 inflammasome. Toxicol Rep. 2024;11:120–130.
19. Smith PM, Howitt MR, Panikov N, et al. The microbial metabolites, short-chain fatty acids, regulate colonic Treg cell homeostasis. Science. 2013;341(6145):569–573.
20. Arpaia N, Campbell C, Fan X, et al. Metabolites produced by commensal bacteria promote peripheral regulatory T-cell generation. Nature. 2013;504(7480):451–455.
21. Zelante T, Iannitti RG, Cunha C, et al. Tryptophan catabolites from microbiota engage AhR to control inflammation. Nature. 2013;494(7438):361–365.
22. Buffie CG, Pamer EG. Microbiota-mediated colonization resistance against intestinal pathogens. Nat Rev Immunol. 2013;13(11):790–801.
23. Cryan JF, O’Riordan KJ, Cowan CSM, et al. The microbiota–gut–brain axis. Nat Rev Neurosci. 2019;20(12):701–712.
24. Dinan TG, Cryan JF. Gut-brain axis in psychiatry. Biol Psychiatry. 2017;82(5):365–372.
25. de Castro JA, et al. Efficacy and safety of Bacillus clausii in acute diarrhea. Trop Dis Travel Med Vaccines. 2019;5:10–18.
Autor
Webinář Imunomodulace a buněčný úklid
