The prospects of probiotics and prebiotics in the diet of military personnel in extreme conditions

Abstract

The prospects of using probiotics and prebiotics in the diets of military personnel in extreme conditions have been studied. Domestic and foreign publications were used as the research material using the database of the United States (US) National Library of Medicine, Medline, and PubMed search engine. The nutrition of military personnel in extreme conditions should aim to improve diets by including functional nutrition products in their composition, such as probiotics and prebiotics. Herein, presented the modern concept of targeted probiotics, as well as the advantages of metabolic probiotics (metabiotics). The study results of the combined prebiotic in military personnel under environmental and professional stress, as well as in crew members in a closed hermetic object, are presented. The positive effect of probiotics and prebiotics in persons of dangerous professions against the background of excessive physical exertion or having a reduced nutritional status was revealed. The study of the metabiotic “Bactistatin” confirmed its effectiveness as a means of nutritional and metabolic rehabilitation of military personnel with inadequate body weight. The inclusion in the diets of products that normalize the microbiom is recognized as one of the directions for improving the nutrition of the North Atlantic Treaty Organization military personnel. Probiotics and prebiotics in the US Army diets contributed to intestinal infection prevention and immune system strengthening, thereby increasing endurance, physical, and cognitive performance during combat stress, and thus improving adaptation in extreme conditions. Domestic and foreign experience in the use of probiotics and prebiotics in diets has shown the prospects of their use as a means to improve the health and the military-professional of military personnel in extreme conditions of life.

Keywords

military personnel / metabiotics / prebiotics / probiotics / rations of nutrition / syndrome of ecological and professional (adaptive) overstrain / extreme conditions

References

[1] Chernikov OG, Kulnev SV, Kupriyanov SA, et al. Features of the organization of medical support for troops (forces) in the arctic zone. Military medical journal. 2020;341(4):4–11. (In Russ.).

[2] Черников О.Г., Кульнев С.В., Куприянов С.А., и др. Особенности организации медицинского обеспечения группировок войск (сил) в Арктической зоне // Военно-медицинский журнал. 2020. Т. 341, № 4. С. 4–11.

[3] Volchenkova AV, Kelekhsashvili LV, Sokolova AS, et al. Trofologicheskii status voennosluzhashchikh i naseleniya, prozhivayushchikh v usloviyakh Krainego Severa. IProceedings of the International science conference "Problemy sokhraneniya zdorov'ya i obespecheniya sanitarno-ehpidemiologicheskogo blagopoluchiya v Arktike". Saint Petersburg; 2019. P. 22–25. (In Russ.).

[4] Волченкова А.В., Келехсашвили Л.В., Соколова А.С., и др. Трофологический статус военнослужащих и населения, проживающих в условиях Крайнего Севера // II Международная научно-практическая конференция «Проблемы сохранения здоровья и обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия в Арктике». 2019. Санкт-Петербург. С. 22–25.

[5] Ugolev AM. Teoriya adekvatnogo pitaniya i trofologiya. Saint-Petersburg: Nauka; 1991. 271 p. (In Russ.).

[6] Уголев А.М. Теория адекватного питания и трофология. Санкт-Петербург: Наука, 1991. 271 c.

[7] Tkachenko EI. Paradigm of dysbiosis in the modern gastroenterology. The role of microbiota in the treatment and prevention of diseases in the XXI century. Experimental and clinical gastroenterology journal. 2014;(5):4–8. (In Russ.).

[8] Ткаченко Е.И. Парадигма дисбиоза в современной гастроэнтерологии. Роль микробиоты в лечении и профилактике заболеваний в ХХI веке // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2014. № 5. С. 4–8.

[9] Sheveleva SA, Kuvaeva IB, Efimochkina NR, et al. Gut microbiome: from the reference of the norm to pathology. Problems of nutrition. 2020;89(4):35–51. (In Russ.). DOI: 10.24411/0042-8833-2020-10040

[10] Шевелева С.А., Куваева И.Б., Ефимочкина Н.Р., и др. Микробиом кишечника: от эталона нормы к патологии // Вопросы питания. 2020. Т. 89, № 4. С. 35–51. DOI: 10.24411/0042-8833-2020-10040

[11] Tkachenko EI, Uspenskii YuP. Pitanie, mikrobiotsenoz i intellekt cheloveka. Saint-Petersburg: SpetsLit, 2006. 590 p. (In Russ.).

[12] Ткаченко Е.И., Успенский Ю.П. Питание, микробиоценоз и интеллект человека. Санкт-Петербург: СпецЛит, 2006. 590 с.

[13] Uspenskiy YP, Fominykh YA, Nadzhafova KN, Polyushkin SV. Probiotics in the Modern World. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2020;30(2):76–89. (In Russ.). DOI: 10.22416/1382-4376-2020-30-3-24-35

[14] Успенский Ю.П., Фоминых Ю.А., Наджафова К.Н., Полюшкин С.В. Пробиотики и их место в современном мире // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2020. Т. 30, № 2. С. 76–89. DOI: 10.22416/1382-4376-2020-30-3-24-35

[15] Sharonov AN, Lopatin SA, Sharonov EA, Novoselov SA. O kachestve ratsionov pitaniya dlya Arktiki. II Proceedings of the International science conference «Problemy sokhraneniya zdorov'ya i obespecheniya sanitarno-ehpidemiologicheskogo blagopoluchiya v Arktike». 2019. Saint-Petersburg. P. 311–317. (In Russ.).

[16] Шаронов А.Н., Лопатин С.А., Шаронов Е.А., Новоселов С.А. О качестве рационов питания для Арктики // II Международная научно-практическая конференция «Проблемы сохранения здоровья и обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия в Арктике». Санкт-Петербург, 2019. С. 311–317.

[17] Kryukov EV, Novozhenov VG. Izmeneniya perekisnogo gomeostaza u voennosluzhashchikh v protsesse adaptatsii k sluzhbe i klimatogeograficheskim usloviyam regiona prebyvaniya. Military medical journal. 2003;324(5):28–34. (In Russ.).

[18] Крюков Е.В., Новоженов В.Г. Изменения перекисного гомеостаза у военнослужащих в процессе адаптации к службе и климатогеографическим условиям региона пребывания // Военно-медицинский журнал. 2003. Т. 324, № 5. С. 28–34.

[19] Solonin YuG, Boyko ER. Medical and physiological aspects of vital activity in the Arctic. Arctic: ecology and economy. 2015;(1):70–75. (In Russ.).

[20] Солонин Ю.Г., Бойко Е.Р. Медико-физиологические аспекты жизнедеятельности в Арктике // Арктика: экология и экономика. 2015. № 1. С. 70–75.

[21] Apchel V.Ya., Zagorodnikov G.G., Zagorodnikov G.N. Dynamic medical observation of flight personnel in the conditions of the Far North - the basis of primary prevention of adaptation disorders. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2020;2(70):51–54. (In Russ.).

[22] Апчел В.Я., Загородников Г.Г., Загородников Г.Н. Динамическое медицинское наблюдение за летным составом в условиях Крайнего Севера – основа первичной профилактики нарушений адаптации // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2020. № 2 (70). С. 51–54.

[23] Novitskii AA. Profilaktika i korrektsiya sindroma ehkologo-professional'nogo (adaptivnogo) perenapryazheniya u spetsialistov, rabotayushchikh v Arkticheskoi zone. Saint Petersburg: Politekhnika-print; 2015. 48 p. (In Russ.).

[24] Новицкий А.А. Профилактика и коррекция синдрома эколого-профессионального (адаптивного) перенапряжения у специалистов, работающих в Арктической зоне. Санкт-Петербург: Политехника-принт, 2015. 48 с.

[25] Solonin IuG. Latitude factor in human physiology (review). Vestnik Ural'skogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2020;(1-2):65–68. (In Russ.).

[26] Солонин Ю.Г. Широтный фактор в физиологии человека // Вестник Уральского государственного медицинского университета. 2020. № 1-2. С. 65–68.

[27] Kryukov EV. Izmeneniya perekisnogo okisleniya lipidov i gemostaza u voennosluzhashchikh v protsesse adaptatsii k voennoi sluzhbe. Military medical journal. 2003;324(11):72–73. (In Russ.).

[28] Крюков Е.В. Изменения перекисного окисления липидов и гемостаза у военнослужащих в процессе адаптации к военной службе // Военно-медицинский журнал. 2003. Т. 324, № 11. С. 72–73.

[29] Minushkin ON, Yelizavetina GA, Ardatskaya MD. Microbial dysbalance and its correction. Ehffektivnaya farmakoterapiya. 2013;(4):4–8. (In Russ.).

[30] Минушкин О.Н., Елизаветина Г.А., Ардатская М.Д. Нарушение баланса микрофлоры и ее коррекция // Эффективная фармакотерапия. 2013. № 41. С. 16–20.

[31] Shul'pekova YuO. Probiotiki i produkty funktsional'nogo pitaniya. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2012;22(3):70–79. (In Russ.).

[32] Шульпекова Ю.О. Пробиотики и продукты функционального питания // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2012. Т. 22, № 3. С. 70–79.

[33] Bondarenko VM, Rybalchenko OV. Analysis of prophylactic and therapeutic effect of probiotic preparations from position of new scientific technologies. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2015;(2):90–104. (In Russ.).

[34] Бондаренко В.М., Рыбальченко О.В. Анализ профилактического и лечебного действия пробиотических препаратов с позиций новых научных технологий // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2015. № 2. С. 90–104.

[35] Rezolyutsiya Ehkspertnogo soveta po voprosam ehffektivnosti, bezopasnosti i regulyatornym aspektam primeneniya probiotikov v RF i drugikh stranakh. Infectious diseases. 2015;13(4):53–56. (In Russ.).

[36] Резолюция Экспертного совета по вопросам эффективности, безопасности и регуляторным аспектам применения пробиотиков в РФ и других странах // Инфекционные болезни. 2015. Т. 13, № 4. С. 53–56.

[37] Tikhonov DG. Arkticheskaya meditsina. Yakutsk: YaNTs SO RAN; 2010. 317 p. (In Russ.).

[38] Тихонов Д.Г. Арктическая медицина. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 2010. 317 с.

[39] Pogozheva AV, Sheveleva SA, Markova YuM. Role of probiotics in nutrition of healthy and ill person. Lechaschi vrach. 2017;(5):67. (In Russ.). DOI: 2017/05/15436730

[40] Погожева А.В., Шевелева С.А., Маркова Ю.М. Роль пробиотиков в питании здорового и больного человека // Лечащий врач. 2017. № 5. С. 67. DOI: 2017/05/15436730

[41] Plaza-Diaz J, Ruiz-Ojeda FJ, Gil-Campos M, Gil A. Mechanisms of Action of Probiotics. Adva Nutr Sci. 2019;10(1):49–66. DOI: 10.1093/advances/nmy063

[42] Plaza-Diaz J., Ruiz-Ojeda F.J., Gil-Campos M., Gil A. Mechanisms of Action of Probiotics // Adva Nutr Sci. 2019. Vol. 10. No. 1. P. 49–66. DOI: 10.1093/advances/nmy063

[43] Davani-Davari D, Negahdaripour M, Karimzadeh M, et al. Prebiotics: definition, types, sources, mechanisms, and clinical applications. Foods. 2019;8(3):92. DOI: 10.3390/foods8030092

[44] Davani-Davari D., Negahdaripour M., Karimzadeh M., et al. Prebiotics: definition, types, sources, mechanisms, and clinical applications // Foods. 2019. Vol. 8. No. 3. ID 92. DOI: 10.3390/foods8030092

[45] Andrianov AI, Kirichenko NN, Subbotina TI, et al. Vitamin status of soldiers and its correction. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2016;(3):239–244. (In Russ.).

[46] Андриянов А.И., Кириченко Н.Н., Субботина Т.И., и др. Витаминный статус военнослужащих и его коррекция // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2016. № 3. С. 239–244.

[47] Grinevich VB, Sas EI, Bogdanov IV, Dyachuk AI. Korrektsiya mikrobiotsenoza kishechnika – bazovaya sostavlyayushchaya terapii vnutrennikh boleznei. All-army proceedings science conference "Sostoyanie i problemy lechebnogo pitaniya i osnovnye napravleniya ego sovershenstvovaniya v lechebnykh uchrezhdeniyakh Ministerstva oborony Rossiiskoi Federatsii". Saint Petersburg; 2008. P. 7–14. (In Russ.).

[48] Гриневич В.Б., Сас Е.И., Богданов И.В., Дячук А.И. Коррекция микробиоценоза кишечника – базовая составляющая терапии внутренних болезней // Всеармейская научно-практическая конференция «Состояние и проблемы лечебного питания и основные направления его совершенствования в лечебных учреждениях Министерства обороны Российской Федерации». Санкт-Петербург, 2008. С. 7–14.

[49] Zakharenko SM. Probiotics: a new or an old concept? Medical Council. 2018;(14):56–60. (In Russ.). DOI: 10.21518/2079-701X-2018-14-56–60

[50] Захаренко С.М. Пробиотики – концепция старая или новая // Медицинский совет. 2018. № 14. С. 56–60. DOI: 10.21518/2079-701X-2018-14-56–60

[51] Shortt C, Hasselwander O, Meynier A, et al. Systematic review of the effects of the intestinal microbiota on selected nutrients and non-nutrients. Eur J Nutr. 2018;57:25–49. DOI: 10.1007/s00394-017-1546-4

[52] Shortt C., Hasselwander O., Meynier A., et al. Systematic review of the effects of the intestinal microbiota on selected nutrients and non-nutrients // Eur J Nutr. 2018. Vol. 57. P. 25–49. DOI: 10.1007/s00394-017-1546-4

[53] Shenderov BA, Sinitsa AI, Zakharchenko MM. Metabiotiki: vchera, segodnya, zavtra. Saint-Petersburg: OOO "Kraft"; 2017. 80 p. (In Russ.).

[54] Шендеров Б.А., Синица А.И., Захарченко М.М. Метабиотики: вчера, сегодня, завтра. Санкт-Петербург: ООО «Kraft», 2017. 80 с.

[55] World Gastroenterology Organisation. Global Guidelines. Probiotics and prebiotics. J Clin Gastroenterol. 2017;51(9):35. DOI: 10.1097/MCG.0000000000000919

[56] World Gastroenterology Organisation. Global Guidelines. Probiotics and prebiotics // J Clin Gastroenterol. 2017. Vol. 51. No. 9. P. 35. DOI: 10.1097/MCG.0000000000000919

[57] Markova YuM, Sheveleva SA. Probiotics as functional foods: production and approaches to evaluating of the effectiveness. Problems of Nutrition. 2014;83(4):5–14. (In Russ.).

[58] Марков Ю.М., Шевелев С.А. Пробиотики как функциональные пищевые продукты: производство и подходы к оценке эффективности // Вопросы питания. 2014. Т. 83, № 4. С. 5–14.

[59] Usenko DV, Nikolaeva SV. Probiotiki i probioticheskie produkty – dan' mode ili dokazannaya ehffektivnost'? Lechaschi vrach. 2014;(2):52–55. (In Russ.).

[60] Усенко Д.В., Николаева С.В. Пробиотики и пробиотические продукты – дань моде или доказанная эффективность? // Лечащий врач. 2014. № 2. С. 52–55.

[61] Xu Z, Knight R. Dietary effects on human gut microbiome diversity. Br J Nutr. 2015;113(51):1–5. DOI: 10.1017/S0007114514004127

[62] Xu Z., Knight R. Dietary effects on human gut microbiome diversity // Br J Nutr. 2015. No. 113. No. 51. Р. 1–5. DOI: 10.1017/S0007114514004127

[63] Tutelyan VA, Nikityuk DB, Baturin AK, et al. Nutriome as the direction of the “main blow”: determination of physiological needs in macroand micronutrients, minor biologically active substances. Problems of Nutrition. 2020. Т. 89, № 4. С. 24–34. (In Russ.). DOI: 10.24411/0042-8833-2020-10039

[64] Тутельян В.А., Никитюк Д.Б., Батурин А.К., и др. Нутриом как направление «главного удара»: определение физиологических потребностей в макро- и микронутриентах, минорных биологически активных веществах пищи // Вопросы питания. 2020. Т. 89, № 4. С. 24–34. DOI: 10.24411/0042-8833-2020-10039

[65] Ardatskaya MD. Probiotics, prebiotics and metabiotics in the management of microecological bowel disorders. Medical Council. 2015;(13):94–99. (In Russ.). DOI: 10.21518/2079-701X-2015-13-94-99

[66] Ардатская М.Д. Пробиотики, пребиотики и метабиотики в коррекции микроэкологических нарушений кишечника // Медицинский совет. 2015. № 13. С. 94–99. DOI: 10.21518/2079-701X-2015-13-94-99

[67] Smirnov SK, Ilyin VK, Usanova NA, Orlov OI. Effect of prophylactic consumption of prebiotic "Eubikor" on microflora in an experiment with isolation. Aerospace and Environmental Medicine. 2016;50(2):53–56. (In Russ.).

[68] Смирнов С.К., Ильин В.К., Усанова Н.А., Орлов О.И. Влияние профилактики приема пребиотика «Эубикор» на состояние микрофлоры в эксперименте с изоляцией // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50, № 2. С. 53–56.

[69] Mikhailov VG, Varlachev AV, Chumakov NV. Issledovanie ehffektivnosti primeneniya vitaminno-mineral'nogo-aminokislotnogo kompleksa dlya korrektsii fizicheskoi rabotosposobnosti lits opasnykh professii. Military Medical Journal. 2012;333(4):75–76. (In Russ.).

[70] Михайлов В.Г., Варлачев А.В., Чумаков Н.В. Исследование эффективности применения витаминно-минерального-аминокислотного комплекса для коррекции физической работоспособности лиц опасных профессий // Военно-медицинский журнал. 2012. Т. 333, № 4. С. 75–76.

[71] Trofimov SA. Optimizatsiya ratsiona pitaniya voennosluzhashchikh po prizyvu na osnove izucheniya osobennostei voennogo truda [dissertation]. Nizhny Novgorod; 2011. 124 p. (In Russ.).

[72] Трофимов С.А. Оптимизация рациона питания военнослужащих по призыву на основе изучения особенностей военного труда: дис. … канд. мед. наук. Нижний Новгород, 2011. 124 с.

[73] Korotunov YuV. Gigienicheskie osobennosti kompleksa meropriyatii po korrektsii statusa pitaniya voennosluzhashchikh, imeyushchikh belkovo-ehnergeticheskuyu nedostatochnost' [dissertation]. Nizhny Novgorod; 2002. 132 p. (In Russ.).

[74] Коротунов Ю.В. Гигиенические особенности комплекса мероприятий по коррекции статуса питания военнослужащих, имеющих белково-энергетическую недостаточность: дис. … канд. мед. наук. Нижний Новгород, 2002. 132 с.

[75] Volkov MYu. Korrektsiya narushenii mikrobiotsenoza kombinirovannym metabolitnym probiotikom Baktistatin. International congress "Probiotiki, prebiotiki, sinbiotiki i funktsional'nye produkty pitaniya. Fundamental'nye i klinicheskie aspekty". Saint Petersburg; 2007. P. 29. (In Russ.).

[76] Волков М.Ю. Коррекция нарушений микробиоценоза комбинированным метаболитным пробиотиком Бактистатин // Международный конгресс «Пробиотики, пребиотики, синбиотики и функциональные продукты питания. Фундаментальные и клинические аспекты». Санкт-Петербург, 2007. С. 29.

[77] Shabanova GJ, Uspenskij YuP, Apechkina EI, et al. Modern approaches to rehabilitation of military personnel with a body weight deficit. Kazan Medical Journal. 2009;90(2):119–124. (In Russ.).

[78] Шабанова Г.Ф., Успенский Ю.П., Апечкина Е.И., и др. Современные подходы к реабилитации военнослужащих с дефицитом массы тела // Казанский медицинский журнал. 2009. Т. 90, № 2. С. 119–124.

[79] Agapitov AA, Aleinikov SI, Bolekhan VN, et al. Medical research in the US armed forces (review of foreign internet-publications). Military Medical Journal. 2012;333(10):72–78. (In Russ.).

[80] Агапитов А.Л., Алейников С.И., Болехан В.Н., и др. Научно-медицинские исследования в вооруженных силах США (обзор зарубежных интернет-публикаций) // Военно-медицинский журнал. 2012. Т. 333, № 10. С. 72–78.

[81] Lavelle A, Hoffmann TW, Pham HP, et al. Baseline microbiota composition modulates antibiotic-mediated effects on the gut microbiota and host. Microbiome. 2019;7:111. DOI: 10.1186/s40168-019-0725-3

[82] Lavelle A., Hoffmann T.W., Pham H.P., et al. Baseline microbiota composition modulates antibiotic-mediated effects on the gut microbiota and host // Microbiome. 2019. Vol. 7. ID 111. DOI: 10.1186/s40168-019-0725-3

[83] Sanders ME, Korzenic J. The Potential Impact of Probiotics and Prebiotics on Gastrointestinal and Immune Health of Combat Soldier. In: Nutrient composition of ration for short-term, high-intensity combat operation. Washington, D.C.; 2006. P. 341–361.

[84] Sanders M.E., Korzenic J. The Potential Impact of Probiotics and Prebiotics on Gastrointestinal and Immune Health of Combat Soldier // Nutrient composition of ration for short-term, high-intensity combat operation. Washington, D.C., 2006. P. 341–361.

[85] Anderson AD, McNaught CE, Jain PK, MacFie J. Randomised clinical trial of synbiotic therapy in elective surgical patients. Gut. 2004;53(2):241–245. DOI: 10.1136/gut.2003.024620

[86] Anderson A.D., McNaught C.E., Jain P.K., MacFie J. Randomised clinical trial of synbiotic therapy in elective surgical patients // Gut. 2004. Vol. 53. No. 2. P. 241–245. DOI: 10.1136/gut.2003.024620

RIGHTS & PERMISSIONS

Subbotina T.I., Smirnova G.A., Kravchenko E.V., Andriyanov A.I., Smetanin A.L.