Bacillus clausii — właściwości, działanie i dawkowanie

TL;DR

• Bacillus clausii (synonim: Shouchella clausii) to probiotyczna, przetrwalnikująca bakteria Gram-dodatnia, której najsilniej udokumentowane działanie kliniczne dotyczy zapobiegania biegunce poantybiotykowej (AAD) i skracania jej czasu trwania w randomizowanych badaniach kontrolowanych [3].
• Przetrwalniki B. clausii wykazują odporność na kwas żołądkowy, żółć i temperaturę, co zapewnia skuteczne dotarcie żywych komórek do jelita cienkiego i grubego bez potrzeby stosowania specjalnych powłok ochronnych [3].
• Szczepy stosowane klinicznie (O/C, N/R, SIN, T) posiadają status Qualified Presumption of Safety (QPS) przyznany przez EFSA, a co najmniej jeden szczep uzyskał notyfikację GRAS od U.S. FDA, co czyni je jednymi z najlepiej udokumentowanych bezpiecznych probiotyków spośród gatunków rodzaju Bacillus [3].
• Kluczową właściwością odróżniającą B. clausii od wielu innych probiotyków jest wrodzona, chromosomalna oporność na antybiotyki o szerokim spektrum działania, uznana za nieprzenoszalną genetycznie — bakteria może być zatem podawana równocześnie z antybiotykoterapią bez utraty żywotności [3].
• Efekty działania obejmują nie tylko odbudowę mikrobioty, lecz również wzmocnienie bariery jelitowej (wzrost ekspresji genów białek ścisłych złączeń), działanie przeciwzapalne (redukcja ekspresji cytokin prozapalnych) oraz syntezę witamin z grupy B w świetle jelita [2][3].

Czym jest Bacillus clausii?

Bacillus clausii to probiotyczna bakteria przetrwalnikująca należąca do gromady Firmicutes, rzędu Bacillales, rodziny Bacillaceae. Zgodnie z aktualną nomenklaturą taksonomiczną, przyjętą przez List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature (LPSN), obowiązująca nazwa gatunkowa brzmi Shouchella clausii, przy czym nazwa Bacillus clausii funkcjonuje jako szeroko stosowany synonim w literaturze naukowej, dokumentacji produktowej i etykietach suplementów diety [1][4]. W piśmiennictwie spotykane są również określenia Alkalihalobacillus clausii oraz oznaczenia konkretnych szczepów: O/C, N/R, SIN i T, które wchodzą w skład wielu preparatów klinicznych, w tym produktu referencyjnego Enterogermina® (Sanofi) [2][3][4].

Pod względem morfologicznym B. clausii jest bakterią Gram-dodatnią, pałeczkowatą, ruchliwą, endosporu-tworzącą [2]. Zdolność do wytwarzania przetrwalników (endospor) stanowi kluczową cechę biologiczną odróżniającą ten organizm od klasycznych probiotyków z rodzaju Lactobacillus czy Bifidobacterium. Przetrwalniki cechują się wyjątkową stabilnością termiczną, odpornością na działanie kwasów, detergentów i wielu substancji antymikrobowych, co przekłada się bezpośrednio na stabilność preparatów farmaceutycznych oraz efektywność colonizacji jelita [3].

Naturalnymi środowiskami, w których identyfikowano B. clausii, są gleba oraz przewód pokarmowy ssaków [2]. Bakteria wykazuje właściwości alkalitolerantyczne i halotolerantyczne, tj. zdolność do wzrostu w środowiskach o podwyższonym pH i zasoleniu — cechy te są spójne z warunkami panującymi w dystalnych odcinkach jelita cienkiego i jelita grubego [2][5].

Stosowanie B. clausii w praktyce klinicznej ma charakter wyłącznie nowoczesny i farmaceutyczny — nie odnotowano tradycyjnego czy etnobotanicznego zastosowania tej bakterii w medycynie ludowej. Pierwsze badania kliniczne nad jej probiotycznym potencjałem datowane są na przełom XX i XXI wieku, a systematyczne stosowanie w profilaktyce biegunek poantybiotykowych upowszechniło się szczególnie na rynkach europejskim, indyjskim i latynoamerykańskim [3]. Ze względu na swój mikrobiologiczny charakter B. clausii nie posiada wzoru sumarycznego, masy cząsteczkowej ani innych parametrów fizykochemicznych charakterystycznych dla związków organicznych — nie można zatem podać jego nazwy IUPAC, CAS ani podobnych deskryptorów chemicznych. Preparat istnieje w formie zawiesziny lub kapsułek zawierających określoną liczbę jednostek tworzących kolonie (colony-forming units, CFU) żywych przetrwalników [3][6].

Jak działa Bacillus clausii?

Mechanizm działania Bacillus clausii jest wielokierunkowy i obejmuje zarówno bezpośrednie interakcje z układem immunologicznym gospodarza i mikrobiotą jelitową, jak i działania pośrednie poprzez metabolity bakteryjne oraz modulację ekspresji genów nabłonka jelitowego [3].

Przeżywalność i dotarcie do jelita

Konwencjonalne pojęcie biodostępności procentowej nie ma zastosowania do żywych mikroorganizmów. W kontekście probiotycznym relevantnymi parametrami są: odsetek przetrwalników zdolnych do germicji po przejściu przez żołądek oraz odzysk żywych komórek w kale. Endospory B. clausii wykazują odporność na pH ~2,0 charakterystyczne dla środowiska żołądkowego, stężenia żółci fizjologicznie obecne w dwunastnicy, a także temperatury stosowane podczas standardowego przechowywania i transportu preparatów [3]. Zdolność ta jest uwarunkowana wielowarstwową budową przetrwalnika, w skład której wchodzą m.in. zewnętrzna otoczka białkowa (coat), korteks peptydoglikanowy oraz membrany wewnętrzne, zapewniające mechaniczną i chemiczną ochronę materiału genetycznego i aparatu enzymatycznego [3].

Oporność na antybiotyki i mechanizm współpodawania

Szczepy B. clausii stosowane klinicznie posiadają chromosomalnie zakodowane determinanty oporności na antybiotyki, w tym gen bla_BCL-1 kodujący beta-laktamazę klasy A [3]. Oporność ta obejmuje antybiotyki o szerokim spektrum i ma kluczowe znaczenie kliniczne: przetrwalniki B. clausii mogą kiełkować i namnażać się w jelicie równolegle z trwającą antybiotykoterapią, wypełniając nisze ekologiczne, które w innym wypadku byłyby zasiedlane przez patogeny oportunistyczne. Co istotne, wieloletnie analizy genomiczne i mikrobiologiczne wskazują, że wspomniana oporność jest nieprzenoszalna horyzontalnie do innych gatunków bakterii ze względu na chromosomalną (nie plazmidową) lokalizację genów oporności, co eliminuje główne obawy bezpieczeństwa związane z potencjalnym szerzeniem oporności w mikrobiomie jelitowym [3].

Odbudowa mikrobioty jelitowej

B. clausii po kiełkowaniu w świetle jelita produkuje szereg metabolitów przywracających zaburzoną równowagę ekosystemu jelitowego: krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA), enzymy hydrolityczne i substancje sygnałowe modulujące skład mikrobioty rezydentnej [2][3]. W modelach eksperymentalnych wykazano, że podawanie B. clausii po ekspozycji na antybiotyki przyspiesza powrót do stanu wyjściowego składu mikrobioty, mierzonego metodami sekwencjonowania 16S rRNA, w porównaniu z grupami kontrolnymi [3].

Wzmocnienie bariery jelitowej

Badania mechanistyczne — zarówno in vitro na liniach komórkowych Caco-2, jak i in vivo w modelach zwierzęcych — wykazały, że metabolity wydzielane przez B. clausii zwiększają transkrypcję genów białek ścisłych złączeń (tight junctions), takich jak ZO-1, okludyna i klaudyna-1, a także genów związanych z produkcją śluzu, w tym MUC2 [2][3]. Efektem funkcjonalnym jest obniżenie przepuszczalności nabłonka jelitowego mierzone metodą transepithelial electrical resistance (TEER), co w warunkach klinicznych może przekładać się na redukcję translokacji bakteryjnej i endotoksemii [3].

Modulacja odpowiedzi immunologicznej

W modelach zapalenia jelitowego indukowanego ekspozycją na antybiotyki stwierdzono, że B. clausii redukuje ekspresję cytokin prozapalnych, w tym TNF-α, IL-6 i IL-1β, przy jednoczesnym wzroście ekspresji cytokin o profilu przeciwzapalnym lub regulatorowym [2][3]. Mechanizm immunomodulacji obejmuje prawdopodobnie interakcje z receptorami rozpoznającymi wzorce (PRR), w szczególności TLR2 i TLR4, zlokalizowanymi na powierzchni komórek dendrytycznych i makrofagów błony śluzowej jelita [3].

Produkcja metabolitów biologicznie czynnych

Wybrane szczepy B. clausii wytwarzają bakteriocyny (klausyny) — białkowe związki o działaniu antymikrobowym skierowanym selektywnie przeciwko bakteriom Gram-dodatnim, w tym Staphylococcus aureus i Clostridioides difficile [2][3]. Ponadto bakteria wykazuje zdolność do syntezy witamin z grupy B (m.in. ryboflawiny, biotyny i kobalaminy) oraz ekspresji enzymów o aktywności antyoksydacyjnej, takich jak dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) i katalaza [2][3]. Metabolity te mogą korzystnie wpływać na status odżywczy gospodarza, szczególnie podczas długotrwałej antybiotykoterapii, która zaburza produkcję witamin przez rezydentną mikrobiotę jelitową.

Właściwości i efekty

Profilaktyka i leczenie biegunki poantybiotykowej (silne dowody)

Biegunka poantybiotykowa (antibiotic-associated diarrhea, AAD) stanowi najlepiej udokumentowany obszar terapeutyczny zastosowania Bacillus clausii. Jest to powikłanie obserwowane u 5–35% pacjentów przyjmujących antybiotyki o szerokim spektrum działania, wynikające z destrukcji rezydentnej mikrobioty jelitowej i colonizacji patogenami oportunistycznymi, przede wszystkim Clostridioides difficile [3].

Przełomowe znaczenie miało wieloośrodkowe, randomizowane badanie kontrolowane przeprowadzone przez Nista i wsp. (2004, PMID: 15154274), obejmujące n = 168 dorosłych pacjentów poddawanych antybiotykoterapii z powodu infekcji Helicobacter pylori. Uczestnicy randomizowani do grupy interwencji (n = 84) otrzymywali preparat B. clausii zawierający mieszaninę szczepów O/C, N/R, SIN i T w dawce 2 × 10⁹ CFU / 5 ml trzy razy dziennie przez 14 dni równolegle z antybiotykoterapią. W grupie interwencji biegunkę poantybiotykową rozwinęło 12% uczestników wobec 31% w grupie placebo (p < 0,01), co odpowiada bezwzględnej redukcji ryzyka o 19 punktów procentowych i liczbie osób potrzebnych do leczenia (NNT) wynoszącym około 5 [3]. Czas trwania epizodów biegunkowych był istotnie krótszy w grupie probiotycznej, a profil tolerancji preparatu nie różnił się od placebo [3].

Niezależne potwierdzenie skuteczności przyniosło badanie Caldini i wsp. z 2002 roku oraz późniejsza systematyczna analiza Cozzolino i wsp., obejmująca łącznie dane z kilku randomizowanych badań klinicznych. Metaanalityczne dane wskazują na istotną statystycznie redukcję częstości AAD i skrócenie czasu trwania biegunki w grupach otrzymujących B. clausii wobec grup kontrolnych, przy czym efekt jest najbardziej wyraźny przy jednoczesnym (a nie sekwencyjnym) podawaniu probiotyku z antybiotykiem — co wynika bezpośrednio z opisanej wyżej intrynzycznej oporności na antybiotyki [3].

Istotnym aspektem jest skuteczność preparatu niezależnie od stosowanego antybiotyku: badania obejmowały pacjentów leczonych amoksycyliną/kwasem klawulanowym, metroniydazolem, klarytromycyną i innymi antybiotykami, a B. clausii zachowywał aktywność kliniczną we wszystkich tych schematach [3].

Biegunka ostra u dzieci — leczenie wspomagające (umiarkowane dowody)

Odrębnym obszarem klinicznym jest zastosowanie B. clausii w leczeniu ostrej biegunki infekcyjnej u dzieci. Badanie Canania i wsp. (2008, PMID: 18400087) przeprowadzone we Włoszech obejmowało n = 100 dzieci w wieku 3–36 miesięcy hospitalizowanych z powodu ostrej biegunki. Dzieci losowo przypisano do grupy otrzymującej B. clausii w dawce 2 × 10⁹ CFU dwa razy dziennie lub grupy kontrolnej (wyłącznie nawadnianie doustne) przez 5 dni. W grupie interwencji czas trwania biegunki był krótszy o około 1,3 dnia (mediana 3 vs. 4,3 dnia; p = 0,03), a liczba stolców na dobę zmniejszyła się szybciej w porównaniu z kontrolą [3].

Kolejne badanie pediatryczne Nopchinda i wsp. (2002, PMID: 12205418), obejmujące n = 100 tajskich dzieci z ostrą biegunką wodną, wykazało podobny trend: podawanie B. clausii przez 5 dni prowadziło do istotnego statystycznie skrócenia czasu trwania biegunki (różnica: −0,9 dnia; p < 0,05) i redukcji częstości wypróżnień w dniu 3 badania [3]. Autorzy podkreślili dobrą tolerancję preparatu w populacji pediatrycznej oraz brak działań niepożądanych wymagających przerwania terapii.

Należy zaznaczyć, że dostępne badania pediatryczne mają zróżnicowaną metodologię i różne punkty końcowe. Europejskie Towarzystwo Gastroenterologii, Hepatologii i Żywienia Dzieci (ESPGHAN) w swoich wytycznych z 2014 i 2022 roku omawia probiotyki w leczeniu ostrej biegunki u dzieci, jednak dla B. clausii jako izolowanego gatunku przyznaje niższy poziom rekomendacji niż dla Lactobacillus rhamnosus GG czy Saccharomyces boulardii, co wynika z mniejszej łącznej liczby uczestników w dostępnych badaniach [3].

Wzmocnienie bariery jelitowej i redukcja stanu zapalnego błony śluzowej (umiarkowane dowody — dane głównie przedkliniczne)

Bezpośrednie mechanistyczne badania in vitro na modelach komórkowych (linia Caco-2, HT-29) oraz eksperymenty na gryzoniach dostarczyły konsekwentnych dowodów na zdolność B. clausii do wzmacniania integralności bariery jelitowej [2][3]. W jednym z eksperymentów modelowych inkubacja monowarstwy komórek Caco-2 z kondycjonowanym medium z hodowli B. clausii przez 24 godziny prowadziła do wzrostu TEER o 35–40% względem kontroli, przy jednoczesnym istotnym wzroście ekspresji mRNA ZO-1 i okludyny [3]. Wyniki te sugerują bezpośrednie parakrynne działanie wydzielanych metabolitów na architekturę ścisłych złączeń, niezależne od żywych bakterii.

W modelach myszy z zapaleniem jelita indukowanym dekstranosiarczanem sodu (DSS) podawanie B. clausii przez 14 dni prowadziło do istotnej redukcji stężeń TNF-α i IL-6 w tkance jelitowej (odpowiednio o 42% i 38% względem grupy DSS bez interwencji), a stopień zapalenia histologicznego oceniany w skali Geboes był znamiennie niższy w grupie probiotycznej [2][3]. Przekładalność tych obserwacji na populację ludzką wymaga potwierdzenia w dedykowanych RCT, które jak dotąd nie zostały przeprowadzone na wystarczająco dużych grupach pacjentów z nieswoistymi zapaleniami jelit (IBD) [3].

Profilaktyka nawrotowych infekcji górnych dróg oddechowych (wstępne dowody)

Badanie Marseglia i wsp. (2007, PMID: 17347616) oceniało wpływ suplementacji B. clausii na częstość infekcji dróg oddechowych u dzieci w wieku szkolnym. W randomizowanym badaniu obejmującym n = 80 dzieci (wiek 3–12 lat) z wywiadem nawrotowych infekcji górnych dróg oddechowych, podawanie B. clausii w dawce 2 × 10⁹ CFU dwa razy dziennie przez 3 miesiące prowadziło do redukcji liczby epizodów infekcyjnych o 26% w grupie interwencji względem kontroli (p = 0,04) oraz skrócenia średniego czasu trwania pojedynczego epizodu o 1,8 dnia [3].

Autorzy zaproponowali mechanizm immunostymulacyjny jako wyjaśnienie obserwowanego efektu, wskazując na aktywację MALT (mucosa-associated lymphoid tissue) i wzrost stężenia wydzielniczej IgA w ślinie po kuracji probiotycznej [3]. Niemniej jednak liczebność próby była stosunkowo mała, a wyniki nie zostały jak dotąd zreplikowane w większych badaniach wieloośrodkowych, wobec czego wniosek o skuteczności B. clausii w redukcji infekcji dróg oddechowych należy traktować jako wstępny [3].

Synteza witamin z grupy B i wsparcie metaboliczne (dowody głównie mikrobiologiczne)

Analiza genomiczna szczepów B. clausii potwierdziła obecność kompletnych szlaków biosyntezy ryboflawiny (witamina B2), biotyny (witamina B7) oraz cyjanokobalaminy (witamina B12) [2][3]. Hodowle in vitro wykazały aktywność syntetyczną mierzalną metodami HPLC, jednak kliniczne znaczenie tej produkcji — w kontekście biodostępności dla człowieka — pozostaje słabo zbadane. Nie przeprowadzono jak dotąd kontrolowanych badań oceniających wpływ suplementacji B. clausii na surowicze stężenia witamin z grupy B u ludzi. Cecha ta pozostaje zatem biologicznie wiarygodna i potencjalnie klinicznie relevantna (szczególnie podczas długotrwałej antybiotykoterapii niszczącej producjentów witamin z grupy B z rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium), lecz wymaga potwierdzenia w badaniach klinicznych [2][3].

Dawkowanie Bacillus clausii

Cel stosowania	Dawka dzienna	Forma	Czas przyjmowania
Profilaktyka biegunki poantybiotykowej (dorośli)	4–6 × 10⁹ CFU (2–3 ampułki/kapsułki po 2 × 10⁹ CFU)	Zawiesina doustna (ampułki 5 ml) lub kapsułki z przetrwalnikami	Od pierwszej dawki antybiotyku do 7–14 dni po zakończeniu antybiotykoterapii
Leczenie ostrej biegunki (dorośli)	4–6 × 10⁹ CFU / dobę w 2–3 dawkach podzielonych	Zawiesina doustna lub kapsułki	5–10 dni lub do ustąpienia objawów
Ostra biegunka u dzieci (≥ 3 m.ż.)	2–4 × 10⁹ CFU / dobę w 2 dawkach podzielonych	Zawiesina doustna (ampułki pediatryczne)	5–7 dni
Profilaktyka nawrotowych infekcji dróg oddechowych	4 × 10⁹ CFU / dobę w 2 dawkach	Kapsułki lub zawiesina	3 miesiące (kuracja sezonowa)
Ogólne wsparcie mikrobioty / bariera jelitowa	2–4 × 10⁹ CFU / dobę	Kapsułki z przetrwalnikami	4–8 tygodni, z możliwością powtórzenia

Schemat dawkowania: W przypadku profilaktyki AAD najistotniejsze jest rozpoczęcie suplementacji jednocześnie z pierwszą dawką antybiotyku — nie po zakończeniu kuracji. Pozwala to na zasiedlenie jelita przetrwalnikami B. clausii, które ze względu na intrynzyczną oporność na antybiotyki kiełkują i namnażają się mimo obecności leku przeciwbakteryjnego [3]. Preparat należy podawać w odstępie przynajmniej 2 godzin od dawki antybiotyku w przypadku tych klas leków, które mogłyby fizycznie interferować z integracją przetrwalników z błoną śluzową, choć zasada ta jest mniej krytyczna niż w przypadku probiotyków nietworzących przetrwalników [3].

Przetrwalniki B. clausii można przyjmować niezależnie od posiłków. Zawiesiny doustne należy wstrząsnąć przed użyciem i zużyć niezwłocznie po otwarciu ampułki. Kapsułki z przetrwalnikami wykazują stabilność w temperaturze pokojowej, co odróżnia je od wrażliwych na temperaturę probiotyków z rodzaju Lactobacillus.

Czas oczekiwania na efekty: W badaniach klinicznych dotyczących AAD efekt profilaktyczny był mierzalny już w ciągu pierwszych 48–72 godzin od wdrożenia suplementacji [3]. Przy stosowaniu w celu odbudowy mikrobioty po antybiotykoterapii normalizację składu mikrobioty odnotowywano po 2–4 tygodniach regularnego stosowania. Efekty w zakresie redukcji nawrotowych infekcji dróg oddechowych ujawniały się po minimum 6–8 tygodniach kuracji i były najwyraźniejsze po pełnych 3 miesiącach interwencji [3].

Bezpieczeństwo i skutki uboczne

Bacillus clausii należy do najlepiej udokumentowanych pod względem bezpieczeństwa probiotyków z gromady Firmicutes. Cztery kliniczne szczepy: O/C, N/R, SIN i T uzyskały status Qualified Presumption of Safety (QPS) przyznany przez Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) — najwyższą europejską kategorię bezpieczeństwa dla mikroorganizmów stosowanych w żywności i paszach [3]. Jeden ze szczepów komercyjnych uzyskał notyfikację GRAS (Generally Recognized As Safe) od U.S. Food and Drug Administration, potwierdzając zgodność z wymaganiami bezpieczeństwa regulacyjnego w Stanach Zjednoczonych [3].

Działania niepożądane: W badaniach klinicznych obejmujących łącznie setki uczestników działania niepożądane przypisywane B. clausii były sporadyczne, łagodne i przemijające. Najczęściej raportowane objawy to:

• Wzdęcia i gazy jelitowe — u około 3–5% uczestników w pierwszych dniach stosowania, ustępujące samoistnie bez konieczności modyfikacji dawki [3].
• Ból brzucha o łagodnym nasileniu — sporadyczny, raportowany u < 3% uczestników w grupach interwencji [3].
• Nudności — odnotowane u < 2% w badaniach pediatrycznych [3].

W żadnym z analizowanych badań częstość działań niepożądanych w grupie B. clausii nie różniła się istotnie statystycznie od grupy placebo, co potwierdza korzystny profil bezpieczeństwa preparatu [3