Probiotyk Probio-M8 w leczeniu choroby zwyrodnieniowej stawów

Choroba zwyrodnieniowa stawu kolanowego (KOA) dotyka setki milionów ludzi na świecie, a kobiety po menopauzie stanowią szczególnie narażoną grupę – w Chinach zapadalność wśród nich wynosi 500 przypadków na 100 tysięcy. Patogeneza KOA jest wieloczynnikowa: obok otyłości, diety czy predyspozycji genetycznych kluczową rolę odgrywa niedobór estrogenów związany ze starzeniem się oraz przewlekły stan zapalny. Coraz więcej dowodów wskazuje na znaczenie mikrobioty jelitowej w rozwoju tej choroby – przeszczep mikrobioty od pacjentów z KOA nasila stan zapalny u myszy pozbawionych własnej flory bakteryjnej. To otwiera nowe możliwości terapeutyczne: jeśli mikrobiota jelitowa wpływa na stawy, to jej modulacja probiotykami może łagodzić objawy KOA.

Czy probiotyki mogą wspomóc leczenie choroby zwyrodnieniowej stawów?

Probiotyki to żywe mikroorganizmy, które w odpowiednich dawkach korzystnie wpływają na zdrowie człowieka. Badania przedkliniczne pokazują, że wybrane szczepy – np. Lactobacillus plantarum GKD7 czy Lactobacillus rhamnosus LR-2 – chronią chrząstkę stawową, zmniejszają stan zapalny i poprawiają zdrowie kości podchrzęstnej w modelach zwierzęcych KOA. Jednak wyniki badań klinicznych u ludzi pozostają niejednoznaczne: część wykazuje poprawę w indeksie WOMAC (Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index), inne nie potwierdzają tego efektu. Różnice mogą wynikać ze specyfiki szczepów i indywidualnych cech pacjentów.

Szczep Bifidobacterium animalis subsp. lactis Probio-M8 wyizolowano z mleka kobiecego w 2017 roku. Charakteryzuje się zdolnością do łagodzenia stanu zapalnego i stresu oksydacyjnego oraz wzmacnia obecność korzystnych bakterii jelitowych. Wcześniejsze badanie kliniczne wykazało, że Probio-M8 w połączeniu z konwencjonalną farmakoterapią poprawia metabolizm kości u kobiet po menopauzie z osteoporozą poprzez modulację mikrobioty. Czy podobny mechanizm może działać w KOA?

Jak zaprojektowano badanie z udziałem pacjentek?

Badanie przeprowadzono w Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University od czerwca 2021 do lutego 2022. Objęło ono 65 kobiet po menopauzie w wieku 50–70 lat z klinicznym rozpoznaniem KOA zgodnym z wytycznymi Chińskiego Towarzystwa Medycznego. Po wykluczeniu 12 pacjentek w wyniku wstępnego screeningu, 68 uczestniczek losowo przydzielono do grupy probiotyku (n=38) lub placebo (n=30). Ostatecznie analizowano 37 pacjentek w grupie Probio-M8 i 28 w grupie placebo.

Grupa probiotykowa otrzymywała codziennie 2 g proszku zawierającego co najmniej 5×10¹⁰ CFU Probio-M8 przez 3 miesiące, po czym następował 1-miesięczny okres obserwacji bez suplementacji – łącznie 4 miesiące. Grupa placebo otrzymywała identycznie wyglądający proszek placebo. Wszystkie uczestniczki przez cały czas stosowały także siarczan chondroityny (900 mg dziennie), standardowy preparat wspomagający leczenie KOA. Uczestniczki nie wiedziały, do której grupy zostały przydzielone.

Głównym punktem końcowym była zmiana w skali WOMAC, która ocenia nasilenie objawów KOA w trzech podskalach: ból (0–20 pkt), sztywność (0–8 pkt) i funkcja fizyczna (0–68 pkt) – im wyższy wynik, tym większe nasilenie objawów. Dodatkowe parametry obejmowały poziomy cytokin prozapalnych (IL-2, IL-6, IL-17A, TNF-α, IFN-γ) i przeciwzapalnych (IL-4, IL-10) w surowicy. Próbki kału i krwi pobierano na początku badania (miesiąc 0), po 1 i 3 miesiącach interwencji oraz po miesiącu obserwacji (miesiąc 4) w celu analizy mikrobioty jelitowej i metabolitów.

Jakie efekty kliniczne przyniosła suplementacja probiotykiem?

Obie grupy wykazały istotną redukcję wyniku WOMAC w trakcie badania (p<0,05), jednak grupa Probio-M8 osiągnęła znacząco niższe wyniki WOMAC w porównaniu z placebo w miesiącach 1, 3 i 4 (p<0,001). Co istotne, poprawa utrzymywała się nawet po zakończeniu suplementacji – w okresie obserwacji (miesiąc 4) wynik WOMAC w grupie probiotyku nadal spadał (p<0,001 w porównaniu do miesiąca 3), podczas gdy w grupie placebo zmiana była mniej wyraźna (p=0,029).

Jeśli chodzi o cytokiny prozapalne, poziomy IL-2, IL-17A i TNF-α zmniejszyły się w obu grupach bez istotnych różnic międzygrupowych. Jednak poziom IFN-γ w miesiącu 4 był znacząco niższy w grupie Probio-M8 niż w placebo (p=0,048). Z kolei poziomy cytokin przeciwzapalnych IL-4 i IL-10 wzrosły istotnie w grupie probiotyku już po miesiącu interwencji (odpowiednio p<0,001 i p=0,023). Poziom IL-6 nie uległ istotnym zmianom w żadnej z grup.

„Leczenie wspomagające z Probio-M8 znacząco poprawiło objawy związane z KOA oraz stan zapalny w porównaniu do samego leczenia siarczanem chondroityny” – podkreślają autorzy badania.

Jak Probio-M8 zmienił skład mikrobioty jelitowej?

Analiza metagenomiczna kału nie wykazała istotnych różnic w różnorodności alfa (indeks Shannona-Wienera) ani beta (analiza PCoA z odległościami Braya-Curtisa) między grupami w żadnym punkcie czasowym (p>0,05). Oznacza to, że Probio-M8 nie zmienił ogólnej struktury i różnorodności mikrobioty jelitowej. Jednak szczegółowa analiza taksonomiczna ujawniła istotne zmiany w obfitości konkretnych gatunków bakterii.

W grupie Probio-M8 zaobserwowano wzrost obfitości kilku potencjalnie korzystnych gatunków: Bacteroides stercoris, B. animalis, Intestinibacter bartlettii i Turicibacter sanguinis (miesiąc 1), Anaeromassilibacillus sp. An250 i Ruminococcus bromii (miesiąc 3), oraz Agathobaculum butyriciproducens, Allisonella histaminiformans, Roseburia hominis i Streptococcus vestibularis (miesiąc 4). Gatunki te są znane z produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA), w tym maślanu, które wykazują działanie przeciwzapalne i wspierają homeostazę jelitową.

Natomiast obfitość gatunków takich jak Dorea formicigenerans, Eubacterium rectale i Eubacterium ramulus była niższa w grupie probiotyku. D. formicigenerans był wcześniej powiązany ze stanami zapalnymi i zwiększoną przepuszczalnością jelit. Co ciekawe, obfitość B. animalis wykazywała silną ujemną korelację z wynikiem WOMAC (p<0,05), co sugeruje bezpośredni związek między tym gatunkiem a łagodzeniem objawów KOA.

Jakie zmiany metaboliczne wywołał probiotyk?

Analiza szlaków metabolicznych zakodowanych w mikrobiocie jelitowej (bazy MetaCyc i KEGG) ujawniła 36 szlaków reagujących na interwencję. W grupie Probio-M8 zaobserwowano istotnie wyższą obfitość 14 szlaków w porównaniu z placebo, w tym cykl kwasów trikarboksylowych (PWY-7254), biosynteza nukleozydów i nukleotydów (PWY-7211, PWY-6277, PWY-6122, PWY-6121), metabolizm składników odżywczych nieorganicznych (SULFATE-CYS-PWY), degradacja kwasów tłuszczowych i lipidów (PWY-7783) oraz metabolizm aminokwasów (PWY-8190, PWY-5345, PRPP-PWY, PWY-6549, PWY-7400).

Szczególnie interesujące są szlaki biosyntezy 5-aminoimidazolu rybonukleotydu (PWY-6121, PWY-6122, PWY-6277) – prekursora pirofosforanu tiaminy, kofaktora enzymów produkujących przeciwutleniacze neutralizujące reaktywne formy tlenu (ROS). Ponieważ ROS odgrywają centralną rolę w patogenezie KOA, nasilając odpowiedź zapalną i apoptozę chondrocytów, modulacja tych szlaków może mieć istotne znaczenie terapeutyczne.

Probio-M8 zwiększył także biosyntezę aminokwasów o działaniu przeciwzapalnym: cysteiny, histydyny, L-argininy, L-metioniny i L-glutaminy. Cysteina jest kluczowym składnikiem białka Wnt16, które łagodzi KOA i wspomaga tworzenie kości. Szlaki te były głównie przypisywane bakteriom takim jak Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Ruminococcus torques oraz gatunkom różnicującym się między grupami, np. Anaerostipes hadrus i kompleksowi Enterobacter cloacae.

Predykcja bioaktywnych metabolitów jelitowych za pomocą algorytmu MelonnPan wykazała, że grupa Probio-M8 miała istotnie wyższe poziomy N-oleoyloetanoloaminy – lipidu bioaktywnego hamującego szlak NF-κB i tłumiącego stan zapalny indukowany przez TNF-α. Jednocześnie zaobserwowano niższe poziomy cholesterolu i hipoksantyny, które mogą nasilać uszkodzenie chrząstki i stres oksydacyjny.

Które metabolity kału i krwi uległy zmianie?

Analiza metabolomu kału ujawniła 1123 metabolity różnicujące grupy. W grupie Probio-M8 stwierdzono istotnie niższe poziomy prostaglandyny E2 – kluczowego mediatora bólu stawowego, odpowiedzi zapalnej i degradacji macierzy chrząstki. Prostaglandyna E2 poprzez szlaki zależne od receptorów EP4/TRPV1 uwrażliwia nocyceptory stawowe i przekazuje sygnały bólowe do wyższych ośrodków czuciowych, a także stymuluje uwalnianie MMP-13 przez chondrocyty, co przyspiesza degradację macierzy zewnątrzkomórkowej.

Dodatkowo w grupie probiotyku zaobserwowano niższe poziomy kwasu heptadekanowego i stearynowego (nasycone kwasy tłuszczowe o działaniu prozapalnym), etenodezoksyadenozyny i ksantyny (produkty uszkodzenia DNA i stresu oksydacyjnego związane z przewlekłym stanem zapalnym). Natomiast testosteron i dinukleotyd nikotynamidowo-adeninowy (NAAD) były istotnie wyższe w grupie Probio-M8. Wyższe poziomy testosteronu wiążą się ze zmniejszonym bólem u kobiet po operacjach kolana, a NAAD i L-glutamina mogą być przekształcane w kwas L-glutaminowy i NAD, które odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy macierzy zewnątrzkomórkowej i regulacji metabolizmu chondrocytów.

Analiza kwasów żółciowych w surowicy wykazała istotnie niższe poziomy 16 kwasów żółciowych w grupie Probio-M8, w tym kwasu chenodeoksycholowego i cholowego (miesiąc 4). Kwas chenodeoksycholowy wiąże się z mitochondriami, powodując ich uszkodzenie i wzrost produkcji ROS. Kwas cholowy stymuluje uwalnianie IL-33 i aktywację komórek ILC2, co promuje eozynofilię tkankową i stan zapalny. Jednocześnie stosunek lysoPC/PC – potencjalny biomarker zaawansowanego KOA – wykazywał tendencję do obniżenia w grupie probiotyku (p=0,098 w miesiącu 3, p=0,067 w miesiącu 4), choć bez istotności statystycznej.

Jak mikrobiota, metabolity i parametry kliniczne są ze sobą powiązane?

Analiza wieloczynnikowa (MaAslin2) wykazała silną ujemną korelację między wynikiem WOMAC a obfitością B. animalis (p<0,05). To potwierdza kluczową rolę Probio-M8 w łagodzeniu objawów, zwłaszcza że pacjentki unikały głównych źródeł żywieniowych tego gatunku.

Korelacja Spearmana ujawniła, że wynik WOMAC wykazywał silne dodatnie korelacje z prostaglandyną E2, kwasem heptadekanowym, kwasem stearynowym oraz kwasami żółciowymi (chenodeoksycholowy i cholowy). Poziom IFN-γ był dodatnio skorelowany z etenodezoksyadenozyną i kwasem heptadekanowym. Z kolei NAAD wykazywał silne ujemne korelacje zarówno z wynikiem WOMAC, jak i poziomem IFN-γ, co sugeruje jego potencjalną rolę ochronną.

Sieć korelacji między mikrobiotą a kluczowymi metabolitami (p<0,05, |Rho|>0,2) pokazała, że D. formicigenerans był dodatnio skorelowany z ksantyną, etenodezoksyadenozyną, kwasem heptadekanowym oraz kwasami żółciowymi (izohyodeoksycholowy, chenodeoksycholowy), a ujemnie z NAAD. Kwas stearynowy był ujemnie skorelowany z A. butyriciproducens i B. animalis. Kwas cholowy był ujemnie powiązany z R. hominis, a testosteron dodatnio z B. stercoris.

Co te wyniki oznaczają dla praktyki klinicznej?

Badanie wykazało, że probiotyk Bifidobacterium animalis subsp. lactis Probio-M8 w skojarzeniu z siarczanem chondroityny skutecznie łagodzi objawy choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego u kobiet po menopauzie. Efekt ten utrzymuje się nawet miesiąc po zakończeniu suplementacji i wiąże się z korzystnymi zmianami w profilu cytokin oraz modyfikacją mikrobioty jelitowej i jej metabolitów. Mechanizm działania obejmuje zwiększenie obfitości bakterii produkujących maślan, redukcję metabolitów prozapalnych (prostaglandyna E2, kwasy żółciowe) oraz wzmocnienie szlaków metabolicznych wspierających homeostazę stawów.

Wyniki te otwierają nowe perspektywy terapeutyczne w zarządzaniu KOA poprzez celowanie w oś jelitowo-stawową. Probiotyki mogą stanowić wartościowy dodatek do konwencjonalnego leczenia, oferując strategię łagodzenia objawów przewlekłych chorób zwyrodnieniowych stawów. Kluczowe jest jednak dalsze zgłębianie mechanizmów tych efektów oraz badanie długoterminowego znaczenia klinicznego interwencji probiotycznych w KOA.

Ograniczenia badania obejmują niewielką liczbę uczestniczek ograniczającą moc statystyczną oraz brak uwzględnienia dodatkowych czynników wpływających na mikrobiotę (dieta, otyłość, poziom estradiolu). Przyszłe badania powinny objąć większe grupy pacjentów i dłuższy okres obserwacji, aby w pełni ocenić potencjał probiotyków w długoterminowym zarządzaniu KOA.