DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2025.1624539
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40747333
تاريخ النشر: 2025-07-17
المؤلف: Veilumuthu Pattapulavar وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروبيوتيك والأطعمة المخمرة
نظرة عامة
الميكروبيوم المعوي ضروري لتنظيم مناعة المضيف، والتمثيل الغذائي، والصحة العامة، مع ارتباط اختلال التوازن الميكروبي بحالات مثل سرطان القولون والمستقيم وأمراض الأمعاء الالتهابية. بينما تُستخدم البروبيوتيك عادة لاستعادة التوازن الميكروبي، يمكن أن تكون فعاليتها غير متسقة بسبب مشكلات مثل التوطين المتغير وخطر نقل جينات مقاومة المضادات الحيوية. تسلط هذه المراجعة الضوء على البوستبيوتيك – المستقلبات الحيوية التي تنتجها البروبيوتيك – كبديل واعد. تظهر الفئات الرئيسية من البوستبيوتيك، بما في ذلك الإكسيبوليسكاريد، والمستخلصات الخلوية، والأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، والبكتيريوسين، خصائص مناعية ومضادة للميكروبات ومضادة للأكسدة ومضادة للسرطان. تعزز التقدمات الحديثة في تقنيات التركيب، مثل التغطية، استقرارها وتوافرها الحيوي، على الرغم من أن التحديات لا تزال قائمة فيما يتعلق بالتغير في التركيب والحاجة إلى تقييمات سريرية موحدة.
تمثل البوستبيوتيك تقدمًا كبيرًا في الخيارات العلاجية، مستفيدة من مكونات ميكروبية غير قابلة للحياة لتوفير نتائج متوقعة دون التعقيدات المرتبطة بالبروبيوتيك الحية. إن أنشطتها الحيوية المتنوعة، بما في ذلك التأثيرات المضادة للميكروبات والمضادة للالتهابات، تجعلها مكملاً موثوقًا أو بديلاً للعلاجات التقليدية للبروبيوتيك. يتم التحقيق في تقنيات التركيب مثل النانوإيمولشن والليبوسومات لتحسين استقرارها وإطلاقها المنضبط في الأمعاء. مع استمرار البحث، تتماشى البوستبيوتيك مع الأهداف الصحية العالمية، وخاصة أهداف التنمية المستدامة 3 و9، من خلال تقديم حلول علاجية أكثر أمانًا وقابلة للتوسع وفعالة في الأطعمة الوظيفية، والأدوية، والطب الدقيق، مما يدعم مستقبلًا مستدامًا في الرعاية الصحية.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الدور الحاسم للميكروبيوم المعوي في صحة الإنسان، مع التأكيد على تنوعه الواسع وتأثيره على الجهاز المناعي. يرتبط اختلال التوازن الميكروبي، الذي يتميز بعدم التوازن في المجتمعات الميكروبية، بمختلف حالات الصحة، بما في ذلك سرطان القولون والمستقيم (CRC) وأمراض الأمعاء الالتهابية (IBDs). من الجدير بالذكر أن التغيرات في التركيب الميكروبي، مثل انخفاض الأنواع المفيدة من Firmicutes وBacteroidetes وزيادة الأنواع الممرضة مثل Fusobacterium وProteobacteria، قد لوحظت في الأفراد المتأثرين. تناقش الورقة إمكانيات البروبيوتيك، وخاصة سلالات Qualified Presumption of Safety (QPS)، في استعادة صحة الأمعاء وتخفيف اختلال التوازن الميكروبي، بينما تتناول أيضًا المخاوف المتعلقة بجينات مقاومة المضادات الحيوية (AMR) الموجودة في بعض سلالات البروبيوتيك.
علاوة على ذلك، تفترض المقدمة أن التأثيرات المفيدة للبروبيوتيك قد تنبع أكثر من نواتجها الأيضية، التي تُسمى البوستبيوتيك، بدلاً من البكتيريا الحية نفسها. تظهر البوستبيوتيك، التي تشمل مركبات حيوية نشطة مختلفة تنتجها البروبيوتيك، خصائص مناعية ومضادة للميكروبات ومضادة للالتهابات، مما يجعلها مرشحة واعدة للتطبيقات العلاجية. تدعو الورقة إلى تطوير منتجات قائمة على البوستبيوتيك كبدائل أكثر أمانًا للبروبيوتيك، خاصة في الفئات السكانية ذات المناعة الضعيفة، وتؤكد على إمكانياتها في معالجة اختلال التوازن الميكروبي ودعم المبادرات الصحية العامة ضد مقاومة المضادات الحيوية. بشكل عام، تضع المقدمة الأساس لاستكشاف شامل للبوستبيوتيك كعلاجات من الجيل التالي، متماشية مع أهداف الصحة العالمية والابتكار.
طرق
في هذه المراجعة السردية، هدف المؤلفون إلى تجميع الأدبيات العلمية الموجودة حول الإمكانيات العلاجية للبوستبيوتيك المستمدة من الكائنات الحية البروبيوتيك. تم إجراء بحث شامل عبر عدة قواعد بيانات، بما في ذلك PubMed وScopus وScienceDirect وGoogle Scholar، باستخدام مجموعة استراتيجية من الكلمات الرئيسية مثل “البوستبيوتيك”، و”المستقلبات البروبيوتيك”، و”البكتيريوسين”، و”مقاومة الميكروبات”. في البداية، تم فحص أكثر من 120 مقالة تمت مراجعتها من قبل الأقران، مما أدى إلى اختيار 67 دراسة رئيسية بعد إزالة التكرارات وتطبيق معايير الإدراج المحددة.
تتضمن المراجعة نتائج من كل من نماذج الحيوانات والدراسات السريرية لتسليط الضوء على الصلة الانتقالية للبوستبيوتيك. استخدم المؤلفون Mendeley لإدارة المراجع وضمان الامتثال لصيغ الاقتباس الخاصة بالمجلة. لا تبرز هذه الطريقة السردية فقط الرؤى الميكانيكية والآثار العلاجية، بل تحدد أيضًا الفجوات الموجودة في المعرفة، مما يقترح اتجاهات للبحث المستقبلي في هذا المجال.
مناقشة
تسلط المناقشة الضوء على الإمكانيات العلاجية للإكسيبوليسكاريد (EPSs) والمستخلصات الخلوية (CFS) المستمدة من البكتيريا البروبيوتيك، مع التأكيد على أنشطتها الحيوية المتنوعة. تُظهر EPSs، التي تنتجها أنواع مختلفة من بكتيريا حمض اللاكتيك، خصائص مضادة للأكسدة، ومضادة للسرطان، ومناعية، وشفاء الجروح. على سبيل المثال، تُظهر EPSs من Lactobacillus plantarum RJF4 وLactobacillus paracasei قدرات مضادة للأكسدة ملحوظة، بينما تُظهر EPSs من Lactobacillus pantheris TCP102 تأثيرات مضادة للتكاثر ضد خطوط خلايا السرطان المتعددة، ربما من خلال تنشيط مسارات إشارات NF-κB وMAPK. بالإضافة إلى ذلك، تحفز EPSs إنتاج السيتوكينات المؤيدة للالتهابات، مما يشير إلى دورها في تنظيم المناعة.
تظهر CFS من البروبيوتيك أيضًا مجموعة من التأثيرات العلاجية، بما في ذلك الأنشطة المضادة للميكروبات، ومضادة للسرطان، والمناعية. على سبيل المثال، تُظهر CFS من Lactobacillus rhamnosus تأثيرات سامة على خلايا سرطان القولون، بينما تُظهر CFS من Lactobacillus reuteri AN417 خصائص مضادة للميكروبات ضد مسببات الأمراض الفموية. علاوة على ذلك، تساهم الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) التي تنتجها البروبيوتيك في صحة الأمعاء، وحماية الأعصاب، والوظيفة الإدراكية، مما يظهر إمكانياتها في إدارة الاضطرابات العصبية وحالات الجلد الالتهابية. مجتمعة، تؤكد هذه النتائج على وعد البوستبيوتيك كبدائل قابلة للتطبيق للبروبيوتيك الحية، مقدمة خيارات علاجية مستقرة وموجهة لمواجهة تحديات صحية متنوعة، بينما تتماشى مع الأهداف الصحية العالمية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2025.1624539
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40747333
Publication Date: 2025-07-17
Author(s): Veilumuthu Pattapulavar et al.
Primary Topic: Probiotics and Fermented Foods
Overview
The gut microbiome is crucial for regulating host immunity, metabolism, and overall health, with dysbiosis linked to conditions such as colorectal cancer and inflammatory bowel diseases. While probiotics are commonly used to restore microbial balance, their effectiveness can be inconsistent due to issues like variable colonization and the risk of antimicrobial resistance gene transfer. This review highlights postbiotics—bioactive metabolites produced by probiotics—as a promising alternative. Key classes of postbiotics, including exopolysaccharides, cell-free supernatants, short-chain fatty acids, and bacteriocins, exhibit immunomodulatory, antimicrobial, antioxidant, and anti-cancer properties. Recent advancements in formulation techniques, such as encapsulation, enhance their stability and bioavailability, although challenges remain regarding variability in composition and the need for standardized clinical evaluations.
Postbiotics represent a significant advancement in therapeutic options, leveraging non-viable microbial components to provide predictable outcomes without the complications associated with live probiotics. Their diverse bioactivities, including antimicrobial and anti-inflammatory effects, position them as a reliable adjunct or alternative to traditional probiotic therapies. Formulation technologies like nanoemulsions and liposomes are being investigated to improve their stability and controlled release in the gut. As research continues, postbiotics align with global health goals, particularly Sustainable Development Goals 3 and 9, by offering safer, scalable, and effective therapeutic solutions in functional foods, pharmaceuticals, and precision medicine, thus supporting a sustainable future in healthcare.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the critical role of the gut microbiome in human health, emphasizing its vast diversity and its influence on the immune system. Gut dysbiosis, characterized by an imbalance in microbial communities, has been linked to various health conditions, including colorectal cancer (CRC) and inflammatory bowel diseases (IBDs). Notably, alterations in microbial composition, such as decreased beneficial Firmicutes and Bacteroidetes and increased pathogenic species like Fusobacterium and Proteobacteria, have been observed in affected individuals. The paper discusses the potential of probiotics, particularly Qualified Presumption of Safety (QPS) strains, in restoring gut health and mitigating dysbiosis, while also addressing concerns regarding antimicrobial resistance (AMR) genes present in some probiotic strains.
Furthermore, the introduction posits that the beneficial effects of probiotics may stem more from their metabolic byproducts, termed postbiotics, rather than from the live bacteria themselves. Postbiotics, which include various bioactive compounds produced by probiotics, exhibit immunomodulatory, antimicrobial, and anti-inflammatory properties, making them promising candidates for therapeutic applications. The paper advocates for the development of postbiotic-based products as safer alternatives to probiotics, particularly in immunocompromised populations, and underscores their potential in addressing gut dysbiosis and supporting public health initiatives against antibiotic resistance. Overall, the introduction sets the stage for a comprehensive exploration of postbiotics as next-generation therapeutics, aligning with global health and innovation goals.
Methods
In this narrative review, the authors aimed to synthesize existing scientific literature on the therapeutic potential of postbiotics derived from probiotic organisms. A comprehensive search was conducted across multiple databases, including PubMed, Scopus, ScienceDirect, and Google Scholar, utilizing a strategic combination of keywords such as “postbiotics,” “probiotic metabolites,” “bacteriocins,” and “antimicrobial resistance.” Initially, over 120 peer-reviewed articles were screened, leading to the selection of 67 key studies after the removal of duplicates and application of specific inclusion criteria.
The review incorporates findings from both animal models and clinical studies to underscore the translational relevance of postbiotics. The authors utilized Mendeley for reference management and ensured compliance with journal citation formats. This narrative approach not only highlights mechanistic insights and therapeutic implications but also identifies existing gaps in knowledge, thereby suggesting directions for future research in the field.
Discussion
The discussion highlights the therapeutic potential of exopolysaccharides (EPSs) and cell-free supernatants (CFS) derived from probiotic bacteria, emphasizing their diverse bioactivities. EPSs, produced by various lactic acid bacteria, exhibit significant antioxidant, anticancer, immunomodulatory, and wound healing properties. For instance, EPSs from Lactobacillus plantarum RJF4 and Lactobacillus paracasei demonstrate notable antioxidant capacities, while EPSs from Lactobacillus pantheris TCP102 show antiproliferative effects against multiple cancer cell lines, potentially through the activation of NF-κB and MAPK signaling pathways. Additionally, EPSs stimulate pro-inflammatory cytokine production, indicating their role in immune regulation.
CFS from probiotics also display a range of therapeutic effects, including antimicrobial, anticancer, and immunomodulatory activities. For example, CFS from Lactobacillus rhamnosus exhibits cytotoxic effects on colon cancer cells, while CFS from Lactobacillus reuteri AN417 demonstrates antimicrobial properties against oral pathogens. Furthermore, short-chain fatty acids (SCFAs) produced by probiotics contribute to gut health, neuroprotection, and cognitive function, showcasing their potential in managing neurological disorders and inflammatory skin conditions. Collectively, these findings underscore the promise of postbiotics as viable alternatives to live probiotics, offering stable, targeted therapeutic options for various health challenges while aligning with global health goals.