Probiotik: Sejarah, Sains dan Penjujukan Genetik

Dalam dunia kesihatan dan pemakanan yang sihat, pudar datang dan pergi, tetapi beberapa perkara hidup di luar trend. Ambil probiotik, sebagai contoh. 

Probiotik adalah bakteria hidup dan yis yang menyediakan badan kita dengan pelbagai manfaat. Bagi kebanyakan daripada kita, kami mula-mula menyedari probiotik melalui iklan yogurt yang disokong selebriti pada tahun 80-an dan 90-an, yang terkenal disebut-sebut bagaimana mereka akan membuat anda "biasa." 

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, minuman teh yang ditapai yang dikenali sebagai kombucha telah menjadi minuman yang sangat popular di kalangan rakyat Amerika, serta minuman yogurt kefir, kedua-duanya kaya dengan bakteria baik. Sudah tentu, anda sentiasa boleh mendapatkan probiotik dalam bentuk kapsul atau sachet. 

Sudah jelas bahawa probiotik ada di sini untuk tinggal, tetapi dari mana asalnya? Probiotik, sebenarnya, kira-kira seawal tamadun itu sendiri. Mari kita terokai sejarah probiotik seperti yang kita kenal mereka, dan bagaimana pemahaman kita tentang mereka terus berkembang hari ini.

Sejarah Penapaian

Sejarah probiotik berjalan seiring dengan manusia. Dan sementara kita tidak selalu memahami probiotik seperti yang kita lakukan dalam era moden, kita telah memakannya selama berabad-abad, terima kasih kepada penapaian.

Penapaian adalah proses kimia di mana enzim mikroorganisma memecahkan gula dalam makanan atau minuman. Proses enzim ini mencipta sebatian baru seperti etanol, asid laktik, dan karbon dioksida yang menambah rasa dan tekstur yang berbeza pada makanan. 

Sebagai contoh, ragi dalam adunan roti menggunakan penapaian untuk memanfaatkan tenaga daripada glukosa dalam tepung, mencipta CO2 sebagai produk sisa dan menghasilkan gelembung yang membantu doh naik apabila dibakar. Perubahan dalam komposisi ini juga berlaku dalam keju, kerana asid laktik menghasilkanrasa dan aroma yang  sangat menarik.

Probiotik pada zaman purba

Orang ramai telah menanam makanan dan minuman  merekaselama lebih dari 10,000 tahun untuk mengekalkan dan meningkatkan rasa, aroma, dan tekstur. Hampir setiap tamadun mempunyai siri kaedahnya sendiri: ahli arkeologi telah menemui rekod penapaian di China neolitik sekitar 7000 SM, di mana minuman yang diperbuat daripada beras yang ditapai sangat biasa. Dalam Kejadian Alkitab (18:1-8), Abraham dikatakan telah membawa persembahan "daging lembu, roti, dan susu masam," mencadangkan rasa berasid yang dicipta oleh asid laktik dalam produk tenusu yang ditapai. Telah juga dikatakan bahawa Nabi Muhammad memberikan pendaki gunung Caucasus kefir, minuman yang ditapai kaya dengan asid laktik.

Penapaian juga diamalkan oleh orang Sumerian, yang merupakan antara orang pertama yang menanam makanan. Dalam teks cuneiform purba dari sekitar 1800 SM, terdapat rekod bijirin yang dihantar ke kilang bir dan juga pujian menyanyikan pujian bir bir. Rekod juga menunjukkan bahawa Sumerian menanam susu: dalam satu akaun petani, disebutkan bahawa dia mempunyai pulangan yang sangat baik pada tahun sebelumnya dalam susu, mentega, dan keju dari lembunya.

Orang Mesir kuno juga dikenali dengan makanan penapaian, terutamanya melalui penaik roti durian. Roti adalah makanan ruji setiap orang Mesir, seperti yang ditunjukkan oleh banyak rekod dari makam dan kuil yang menggambarkan proses pengumpulan dan pemprosesan bijirin untuk mengisar tepung untuk roti. Tepung ini akan digunakan untuk doh dan budaya pemula, yang secara semula jadi diperbuat daripada yis di udara. Budaya ini akan membantu doh naik sebelum roti dibakar, menghasilkan tekstur yang lapang dan kenyal dengan banyak rasa.

Mungkin yang paling mengagumkan semua:  keju tertua di dunia ditemui pada perut dari tahun 1615, SM di padang pasir Taklamakan, China. 

Namun, keajaiban di sebalik penapaian tidak benar-benar ditemui sehingga abad ke-20.

Penemuan Probiotik

Probiotik pertama kali didokumenkan secara saintifik pada tahun 1907 apabila saintis Rusia dan pemenang  Hadiah NobelÉlie Metchnikoff menyelidik penduduk Pergunungan Caucasus Bulgaria. Beliau terpesona dengan nisbah centenarians yang tinggi (orang yang hidup menjadi 100 atau lebih tua) di kawasan itu dan memerhatikan bahawa penduduk kampung di rantau ini kerap minum sejenis yogurt yang ditapai. 

Sebagai kontemporari Louis Pasteur, yang mengenal pasti mikroorganisma yang memainkan peranan penting dalam penapaian, Metchnikoff berminat dengan kesan mikroorganisma tersebut terhadap kesihatan manusia. Akibatnya, dia cepat mengkaji mikrob yang mungkin dia dapati di yogurt penduduk kampung ini minum.

Selepas mengkaji mikrob di bawah mikroskop, beliau mendapati bahawa yogurt ini mengandungi sejenis bakteria yang dikenal pasti sebagai Lactobacillus bulgaricus, mikroorganisma yang baru-baru ini ditemui oleh doktor Bulgaria Stamen Grigorov. Dan seperti yang kita ketahui hari ini, pembudayaan susu untuk yogurt biasanya dicapai dengan menambah bakteria asid laktik seperti Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus.

Apabila sambungan ini dibuat, penyelidikan Metchnikoff mencadangkan bahawa Lactobacilli mungkin mengatasi kesan GI negatif yang menyumbang kepada penyakit dan penuaan. Metchnikoff merujuk kepada Lactobacilli sebagai "probiotik," yang berasal dari istilah Latin "pro," yang bermaksud "untuk," dan perkataan Yunani "bios" atau "biotik," yang bermaksud "kehidupan." 

Hari ini, kita tahu bahawa probiotik terdapat dalam banyak genera bakteria dan yis yang berbeza, tetapi penemuan Metchnikoff berfungsi sebagai asas apa yang kita tahu tentang probiotik. Sebagai contoh, penyelidikan moden menunjukkan manfaat daripada probiotik seperti meningkatkan mood, mengurangkan masalah pencernaan, dan menyokong imuniti yang sihat.

Sekiranya bukan kerana penemuan ini, pemahaman kita tentang probiotik tidak akan berkembang seperti yang ada pada abad yang lalu. Inilah pemahaman kita tentang probiotik hari ini hasil daripada legasi Metchnikoff.

Probiotik pada zaman moden

Probiotik lebih lazim dalam masyarakat kita berbanding sebelum ini, dan ia jelas dengan makanan yang semakin popular seperti kombucha, yogurt, dan kimchi. Walau bagaimanapun, probiotik moden mempunyai kaitan dengan lebih daripada makanan lazat. Penyelidikan probiotik telah maju dengan ketersediaan penjujukan genom keseluruhan yang mudah dalam beberapa dekad kebelakangan ini.

Probiotik & Penjujukan Genetik

Penjujukan genetik adalah proses menentukan susunan empat "blok bangunan" kimia yang dikenali sebagai asas, yang membentuk molekul DNA. Pangkalan ini termasuk adenine, guanine, cytosine, dan thymine, dan mereka memberitahu saintis jenis maklumat genetik yang dibawa dalam segmen DNA tertentu. Ini sangat berharga dalam kes probiotik, kerana ia membantu kita mengenal pasti bukan sahaja  strain  yang berbezadi dunia, tetapi juga di dalam badan kita sendiri.

Tetapi pertama, garis masa ringkas penemuan dalam penjujukan genetik:

Dekad yang lalu telah menyatakan perubahan yang luar biasa untuk penyelidikan dalam probiotik, yang kebanyakannya disebabkan oleh akses yang semakin meningkat kepada kaedah penjujukan genom keseluruhan novel, berkat kejayaan seperti Projek Genom Manusia. Dengan urutan genom dekodkan lebih daripada 1,000 spesies bakteria setiap orang dalam pelbagai keadaan, pemahaman kita tentang jenis bakteria yang berkaitan dengan keadaan kesihatan manusia yang berbeza telah banyak berkembang.

Usaha asal di sebalik penjujukan genom terutamanya tertumpu kepada bakteria yang tidak diingini yang berkaitan dengan penyakit. Beberapa perhatian ini kini telah beralih ke arah bakteria yang berkaitan dengan makanan dan commensals usus, dan terutamanya ke arah penjujukan genom bakteria probiotik - disiplin yang dicipta pada tahun 2009 sebagai probiogenomik.

Dengan data jujukan genom penuh, pakar boleh menjawab lebih banyak soalan, menyelesaikan lebih banyak masalah, dan membuat lebih banyak kemajuan dalam kesihatan dan perubatan. Penjujukan genomik mana-mana strain baru yang diasingkan daripada makanan yang ditapai atau usus membolehkan saintis menjawab banyak soalan mengenainya hanya dalam satu atau dua hari:

• Sekiranya ia berbahaya – jika ia mempunyai gen untuk menghasilkan histamin atau menentang antibiotik
• Sekiranya ia berguna - jika ia mempunyai gen untuk menapai laktosa kepada asid laktik, sebagai contoh
• Siapa saudara genetiknya
• Sekiranya ia ditemui di dalam usus orang yang mikrobiotiknya telah disusun

PS128: Apa yang Kita Tahu daripada Penjujukan Genom

Apabila strain bakteria novel diasingkan daripada sayur-sayuran mustard yang ditapai pada tahun 2007, penjujukan genom menunjukkan bahawa ia tergolong dalam spesies Lactobacillus plantarum. Strain baru ini,  L. plantarum PS128, boleh diklasifikasikan dengan cepat sebagai probiotik manusia yang berpotensi kerana ia tidak mempunyai gen atau gen yang menghasilkan histamin yang diketahui untuk penentangan terhadap antibiotik biasa. Bagaimana kita tahu? Kerana penjujukan genomik. 

Baru-baru ini Lactobacillus plantarum PS128 telah ditukar nama kepada Lactiplantibacillus plantarum PS128. Mengapa? Sekali lagi, kerana penjujukan genomik. 

Walaupun genus Lactobacillus sebelum ini merangkumi sejumlah besar spesies bakteria yang menghasilkan asid laktik, penjujukan genomik mendedahkan bahawa banyak spesies >260 ini agak jauh berkaitan dengan satu sama lain, secara evolusi. 

Laktosa, yang berubah menjadi asid laktik melalui penapaian, adalah perkara biasa dalam makanan tenusu, dan terima kasih kepada ketahanan mereka terhadap asid dan garam hempedu, bakteria asid laktik sangat bermanfaat untuk kegunaan komersial. Bakteria asid laktik juga memainkan peranan berfungsi dalam memerangi patogen kerana ia menghasilkan sebatian antimikrob selain asid laktik, seperti bacteriocin dan hidrogen peroksida.

Pada tahun 2020, cadangan untuk klasifikasi semula telah diterima oleh jurnal rasmi rekod untuk nama bakteria, yang mengklasifikasikan  semulaLactobacillus kepada 25 genera baru, selepas penjujukan genomik membantu mendedahkan perbezaan yang jelas dalam kandungan genetik mereka. Klasifikasi baru ini termasuk satu genus yang mengekalkan nama lama "Lactobacillus," bersama-sama denganLactiplantibacillus yang baru dicetak , dan 23 genera novel lain.

Masa Depan Probiotik

Kerana kejayaan seperti penjujukan genetik dan kelajuan yang menakjubkan dengan mana ia boleh dilakukan dengan teknologi moden, pemahaman kita tentang mikrobiom dan probiotik telah banyak berkembang, yang telah membuat lompatan dalam pengetahuan kita tentang kesihatan manusia. 

Terima kasih kepada penjujukan mikrobiom tahi, sebagai contoh, pakar boleh menentukan profil mikrobiom individu, yang boleh menerangi bagi mereka yang ingin memahami lebih lanjut mengenai keperluan kesihatan khusus mereka. Penjujukan jenis ini kini ditawarkan sebagai perkhidmatan oleh beberapa syarikat melalui kit mikrobiom tahi di rumah, yang boleh dibeli oleh sesiapa sahaja secara dalam talian. 

Syarikat-syarikat mencadangkan bahawa dengan kit ini, anda mungkin dapat mengetahui lebih lanjut mengenai keperluan kesihatan anda berdasarkan profil mikrobiom mereka, dan mungkin menentukan probiotik apa yang akan menawarkan faedah terbaik. Walau bagaimanapun kit  "langsung kepada pengguna" sedemikiantidak tertakluk kepada peraturan FDA, danprestasi analisis mereka  umumnya kurang. Kebanyakan kit ini agak mahal, dan juri masih keluar mengenai ketepatan dan kesahihan sekurang-kurangnya beberapa keputusan, selain kebolehgunaan untuk kesihatan manusia.

Kedua-dua inovasi terdahulu dan berterusan menawarkan pelbagai kemungkinan baru untuk penyelidikan dan penggunaan probiotik. Sebagai contoh,  kaedah baru seperti metagenomik memberikan lebih banyak maklumat mengenai sampel yang dianalisis. Dengan penjujukan campuran DNA genomik yang diekstrak dari sumber semula jadi, komuniti mikroorganisma dalam sampel itu dapat dikenalpasti. Daripada mengasingkan dan memuncak mikroorganisma individu menggunakan kaedah konvensional, pendekatan yang jauh lebih lancar ini membolehkan penyelidik mengenal pasti banyak mikroorganisma sekaligus, terutamanya mikroorganisma yang mempunyai keadaan pertumbuhan yang unik. Teknik metagenomik telah membolehkan pengenalpastian kira-kira 70% mikrobiota manusia, yang kebanyakannya sukar untuk berkembang di makmal.

Pendekatan metagenomik berpotensi untuk mendedahkan gen, protein yang dikodkan mereka, dan seluruh keluarga  gen - yang boleh menjadi kritikal dalam bidang perubatan dan bioteknologi - dan cara baru untuk mengumpul data membantu memacu bidang dan seterusnya. Sistem sedemikian akan melanjutkan penyelidikan mengenai probiotik dan interaksi mereka dengan sistem imun, metabolisme, dan mikrobiom secara keseluruhan. 

Pada Bened Life , kami ingin menjadi sebahagian daripada masyarakat yang menggunakan probiotik usus-otak untuk menyelesaikan kedua-dua masalah harian dan global, menyokong kualiti hidup yang tinggi untuk orang dari semua lapisan masyarakat. 

Kami berusaha untuk masa depan seperti ini melalui L. plantarum PS128. Ketahui bagaimana ia boleh mengubah hidup anda hari ini!