stringtranslate.com

Lactiplantibacillus plantarum

Lactiplantibacillus plantarum (ранее Lactobacillus arabinosus и Lactobacillus plantarum ) [3] является широко распространенным представителем рода Lactiplantibacillus и обычно встречается во многих ферментированных пищевых продуктах, а также в анаэробных растительных материалах. [4] L. plantarum был впервые выделен из слюны . На основании его способности временно сохраняться в растениях, кишечнике насекомых и в кишечном тракте позвоночных животных он был обозначен как кочевой организм. [5] [6] L. plantarum является грамположительной, бациллообразной бактерией. Клетки L. plantarum представляют собой палочки с закругленными концами, прямые, обычно шириной 0,9–1,2 мкм и длиной 3–8 мкм, встречающиеся поодиночке, парами или короткими цепочками. [7] L. plantarum имеет один из самых больших геномов, известных среди молочнокислых бактерий , и является очень гибким и универсальным видом. По оценкам, он растет в диапазоне pH от 3,4 до 8,8. [8] Lactiplantibacillus plantarum может расти в диапазоне температур от 12 °C до 40 °C. [9] Количество жизнеспособных микроорганизмов «L. plantarum», хранящихся в охлажденном состоянии (4 °C), оставалось высоким, в то время как значительное снижение количества наблюдалось при хранении при комнатной температуре (25 ± 1 °C). [10]

Метаболизм

Lactiplantibacillus plantarum — это гомоферментативные, аэротолерантные грамположительные бактерии , которые растут при температуре 15 °C (59 °F), но не при 45 °C (113 °F), и производят оба изомера молочной кислоты ( D и L ). Многие лактобациллы, включая L. plantarum, необычны тем, что могут дышать кислородом и экспрессировать цитохромы,  если в питательной среде присутствуют гем и менахинон. [11] [12] При отсутствии гема и менахинона кислород потребляется НАДН-пероксидазой с перекисью водорода в качестве промежуточного продукта и водой в качестве конечного продукта. [11] [12] Предполагается, что перекись действует как оружие, исключающее конкурирующие бактерии из источника пищи. Вместо защитного фермента супероксиддисмутазы, присутствующего почти во всех других клетках, толерантных к кислороду, этот организм накапливает миллимолярные количества полифосфата марганца . L. plantarum также использует марганец в псевдокаталазе для снижения уровня реактивного кислорода. Поскольку химия, с помощью которой комплексы марганца защищают клетки от повреждения кислородом, нарушается железом , эти клетки практически не содержат атомов железа; в отличие от этого, клетка Escherichia coli сопоставимого объема содержит более миллиона атомов железа. Из-за этого L. plantarum не может быть использован для создания активных ферментов, которым требуется комплекс гема , таких как истинные каталазы. [13]

L. plantarum также может восстанавливать нерастворимые конечные акцепторы электронов, такие как оксиды железа или твердые электроды, посредством внеклеточного переноса электронов, когда присутствуют рибофлавин и хинон (например, 1,4-дигидрокси-2-нафтойная кислота, DHNA). [14] [15] L. plantarum использует внеклеточный перенос электронов для увеличения соотношения НАД + /НАДН, ускорения ферментации, генерации большего количества АТФ посредством фосфорилирования на уровне субстрата и накопления большего количества биомассы. [14]

Lactiplantibacillus plantarum , как и многие лактобациллы, можно культивировать с использованием среды MRS . [16]

Геномы

Секвенирование генома молочнокислой бактерии L. plantarum WCFS1 показывает больше молекулярных деталей. Хромосома содержит 3 308 274 пар оснований. [17] Содержание GC L. plantarum составляет 44,45% при среднем количестве белков 3063. Согласно эксперименту из Центра пищевых наук Вагенингена, число рРНК L. plantarum WCFS1 составляет 15, а число тРНК — 70. [7]

Продукция

Силос

Lactiplantibacillus plantarum является наиболее распространенной бактерией, используемой в инокулянтах силоса . В анаэробных условиях силоса эти организмы быстро доминируют над микробной популяцией и в течение 48 часов начинают вырабатывать молочную и уксусную кислоты по пути Эмбдена-Мейерхофа , что еще больше снижает их конкуренцию. В этих условиях штаммы L. plantarum, продуцирующие высокие уровни гетерологичных белков, как было обнаружено, остаются высококонкурентоспособными. Это качество может позволить использовать этот вид в качестве эффективной биологической предварительной обработки для лигноцеллюлозной биомассы . [18]

Пищевые продукты

Lactiplantibacillus plantarum обычно встречается в молочных продуктах, мясе и многих овощных ферментациях, включая квашеную капусту , соленья, рассоленные оливки , корейские кимчи , нигерийские оги , закваску и другие ферментированные растительные материалы, а также некоторые сыры , ферментированные колбасы и вяленую рыбу . Высокий уровень этого организма в пище также делает его идеальным кандидатом для разработки пробиотиков . В исследовании 2008 года, проведенном Хуаной Фриас и соавторами, L. plantarum применялся для снижения аллергенности соевой муки . Результат показал, что по сравнению с другими микробами, соевая мука, ферментированная L. plantarum, показала самое высокое снижение иммунореактивности IgE (96–99%), в зависимости от чувствительности используемой плазмы. L. plantarum также содержится в дадии , традиционном ферментированном буйволином молоке народа минангкабау , родом с Суматры , Индонезия . [19]

Штамм Lactobacillus plantarum K21 — это грамположительная бактерия , выделенная из ферментированных овощей. Она обладает способностью гидролизовать желчную соль , когда предоставляется в качестве добавки. У тучных мышей K21 также снижает уровень холестерина и триглицеридов и подавляет накопление липидов в преадипоцитах 3T3-L1 . Кроме того, она снижает уровень лептина в плазме , смягчает повреждение печени и облегчает непереносимость глюкозы . Наконец, K21 подавляет увеличение веса тела и накопление жировой массы. [20]

Терапевтика

Поскольку Lactiplantibacillus plantarum широко распространен, имеет человеческое происхождение и его легко выращивать, его проверяли на предмет воздействия на здоровье. Он был идентифицирован как пробиотик, что предполагает его ценность для дальнейших исследований и применения. [21] Lactiplantibacillus plantarum обладает значительной антиоксидантной активностью, а также помогает поддерживать проницаемость кишечника . [22] Он способен подавлять рост газообразующих бактерий в кишечнике и может принести пользу некоторым пациентам, страдающим СРК . [23] Он помогает создать микробный баланс и стабилизировать паттерны пищеварительных ферментов. [17] В ходе экспериментов было обнаружено, что Lactiplantibacillus plantarum увеличивает нейротрофический фактор, полученный из гиппокампа мозга , что означает, что Lactiplantarum может играть полезную роль в лечении депрессии. [24] Способность Lactiplantarum выживать в желудочно-кишечном тракте человека делает его возможным средством доставки in vivo терапевтических соединений или белков.

Lactiplantibacillus plantarum является компонентом VSL#3 . Эта запатентованная стандартизированная формула живых бактерий может использоваться в сочетании с традиционными методами лечения язвенного колита и требует рецепта. [25]

Антимикробные свойства

Способность L. plantarum вырабатывать антимикробные вещества помогает им выживать в желудочно-кишечном тракте человека. Вырабатываемые антимикробные вещества показали значительный эффект на грамположительные и грамотрицательные бактерии . [ необходима цитата ]

Деятельность по борьбе со СПИД-индикаторными заболеваниями

В результате первичной ВИЧ- инфекции кишечник оказался главным центром иммунной активности. [26] Клетки Панета иммунной системы кишечника атакуют ВИЧ, вырабатывая интерлейкин 1 бета (ИЛ-1β), что приводит к обширному сопутствующему повреждению — отторжению плотной кишечной оболочки, что проявляется в виде тяжелой диареи . Это разрушение кишечной оболочки позволяет грибковым патогенам проникать, например, видам Cryptococcus , что приводит к СПИД-определяющему заболеванию , такому как криптококкоз , составляющему от 60% до 70% всех СПИД-определяющих случаев, [27], но не обязательно только кишечнику. У резус-макак L. plantarum способен снижать (уничтожать) ИЛ-1β, устраняя воспаление и ускоряя восстановление кишечника в течение нескольких часов. [26]

Биохимия

Недавно весь геном был секвенирован, и были разработаны библиотеки промоторов как для условной, так и для конститутивной экспрессии генов, что повышает полезность L. plantarum . Он также широко используется в качестве индикаторного организма в экспериментах по биоанализу ниацина , в частности, в AOAC International Official Method 944.13, поскольку является ауксотрофом ниацина . [28] [29]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Lactiplantibacillus plantarum Lp 39 — факультативный анаэроб, грамположительный, палочковидный патоген человека, выделенный из квашеной капусты". BacDive . doi : 10.13145/bacdive6629.20240510.9 . BacDive ID #6629 . Получено 10 июня 2024 г. .
  2. ^ Reimer LC, Carbasse JS, Koblitz J, Ebeling C, Podstawka A, Overmann J (2022). «BacDive в 2022 году: база знаний для стандартизированных данных по бактериям и археям». Nucleic Acids Research . 50 (D1): D741–D746. doi : 10.1093/nar/gkab961 . PMC 8728306. PMID  34718743 . 
  3. ^ Клееребезем М., Холс П., Бернард Э., Ролен Т., Чжоу М., Сизен Р.Дж., Брон П.А. (март 2010 г.). «Внеклеточная биология лактобактерий». Обзоры микробиологии FEMS . 34 (2): 199–230. дои : 10.1111/j.1574-6976.2009.00208.x . ПМИД  20088967.
  4. ^ Zheng J, Wittouck S, Salvetti E, Franz CM, Harris HM, Mattarelli P и др. (апрель 2020 г.). «Таксономическая заметка о роде Lactobacillus: описание 23 новых родов, исправленное описание рода Lactobacillus Beijerinck 1901 и объединение Lactobacillaceae и Leuconostocaceae». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 70 (4): 2782–2858. doi : 10.1099/ijsem.0.004107 . hdl : 10067/1738330151162165141 . PMID  32293557.
  5. ^ Duar RM, Lin XB, Zheng J, Martino ME, Grenier T, Pérez-Muñoz ME и др. (август 2017 г.). «Образ жизни в переходный период: эволюция и естественная история рода Lactobacillus». FEMS Microbiology Reviews . 41 (Supp_1): S27–S48. doi : 10.1093/femsre/fux030 . PMID  28673043.
  6. ^ Martino ME, Bayjanov JR, Caffrey BE, Wels M, Joncour P, Hughes S и др. (декабрь 2016 г.). «Кочевой образ жизни Lactobacillus plantarum, выявленный путем сравнительной геномики 54 штаммов, выделенных из разных мест обитания». Environmental Microbiology . 18 (12): 4974–4989. doi : 10.1111/1462-2920.13455 . hdl : 2066/171054 . PMID  27422487.
  7. ^ ab Landete JM, Rodríguez H, Curiel JA, De Las Rivas B, De Felipe FL, Muñoz R (2010). «Деградация фенольных соединений, обнаруженных в оливковых продуктах, штаммами Lactobacillus plantarum ». Оливки и оливковое масло в здравоохранении и профилактике заболеваний . стр. 387–396. doi :10.1016/B978-0-12-374420-3.00043-7. ISBN 9780123744203. S2CID  89393063.
  8. ^ E Giraud, B Lelong и M Raimbault. 1991. Влияние pH и начальной концентрации лактата на рост Lactobacillus plantarum . Прикладная микробиология и биотехнология. 36(1):96–99.
  9. ^ З. Матейчекова и др. 2016. Характеристика роста Lactobacillus plantarum в молоке в зависимости от температуры. Acta Chimica Slovaca. 9(2)104—108.
  10. ^ Дхева Т., Пант С., Мишра В. (январь 2014 г.). «Разработка лиофилизированной синбиотической формулы с использованием пробиотического штамма Lactobacillus plantarum». Журнал пищевой науки и технологии . 51 (1): 83–89. doi :10.1007/s13197-011-0457-2. PMC 3857416. PMID  24426051 . 
  11. ^ ab Gänzle MG (2015). «Повторный взгляд на метаболизм молочной кислоты: метаболизм молочнокислых бактерий при ферментации и порче пищевых продуктов». Current Opinion in Food Science . 2 : 106–117. doi : 10.1016/j.cofs.2015.03.001. ISSN  2214-7993.
  12. ^ ab Pedersen MB, Gaudu P, Lechardeur D, Petit MA, Gruss A (2012-04-10). "Аэробный дыхательный метаболизм у молочнокислых бактерий и его использование в биотехнологии". Annual Review of Food Science and Technology . 3 (1): 37–58. doi :10.1146/annurev-food-022811-101255. PMID  22385163.
  13. ^ Kono Y, Fridovich I (август 1983). "Функциональное значение марганцевой каталазы в Lactobacillus plantarum". Journal of Bacteriology . 155 (2): 742–746. doi :10.1128/jb.155.2.742-746.1983. PMC 217745. PMID  6874643 . 
  14. ^ ab Tejedor-Sanz S, Stevens ET, Li S, Finnegan P, Nelson J, Knoesen A, Light SH, Ajo-Franklin CM, Marco ML (февраль 2022 г.). «Внеклеточный перенос электронов увеличивает ферментацию у молочнокислых бактерий посредством гибридного метаболизма». eLife . 11 : e70684. doi : 10.7554/eLife.70684 . PMC 8837199 . PMID  35147079. 
  15. ^ Tolar JG, Li S, Ajo-Franklin CM (2022-12-19). "Различные роли флавинов и хинонов во внеклеточном переносе электронов у Lactiplantibacillus plantarum". Applied and Environmental Microbiology . 89 (1): e0131322. doi :10.1128/aem.01313-22. PMC 9888254. PMID  36533923 . 
  16. ^ Wegkamp A, Teusink B, de Vos WM, Smid EJ (январь 2010 г.). «Разработка минимальной питательной среды для Lactobacillus plantarum». Letters in Applied Microbiology . 50 (1): 57–64. doi :10.1111/j.1472-765X.2009.02752.x. PMID  19874488. S2CID  9353126.
  17. ^ ab "Lactobacillus plantarum - microbewiki". microbewiki.kenyon.edu . Получено 2018-05-12 .
  18. ^ Kim JH, Block DE, Mills DA (ноябрь 2010 г.). «Одновременное потребление пентозных и гексозных сахаров: оптимальный микробный фенотип для эффективной ферментации лигноцеллюлозной биомассы». Прикладная микробиология и биотехнология . 88 (5): 1077–1085. doi :10.1007/s00253-010-2839-1. PMC 2956055. PMID  20838789 . 
  19. ^ Nybom SM, Collado MC, Surono IS, Salminen SJ, Meriluoto JA (май 2008 г.). «Влияние глюкозы на удаление микроцистина-LR жизнеспособными коммерческими пробиотическими штаммами и штаммами, выделенными из ферментированного молока dadih». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (10): 3714–3720. doi :10.1021/jf071835x. PMID  18459790.
  20. ^ Wu CC, Weng WL, Lai WL, Tsai HP, Liu WH, Lee MH, Tsai YC (2015). «Влияние штамма Lactobacillus plantarum K21 на мышей с ожирением, питающихся высокожирной диетой». Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine . 2015 : 391767. doi : 10.1155/2015/391767 . PMC 4353445. PMID  25802537 . 
  21. ^ "Lactobacillus plantarum | Виноградарство и энология". wineserver.ucdavis.edu . Архивировано из оригинала 2018-05-04 . Получено 2018-05-12 .
  22. ^ Bested AC, Logan AC, Selhub EM (март 2013 г.). «Кишечная микробиота, пробиотики и психическое здоровье: от Мечникова до современных достижений: Часть II — современное контекстное исследование». Gut Pathogens . 5 (1): 3. doi : 10.1186/1757-4749-5-3 . PMC 3601973 . PMID  23497633. 
  23. ^ Бикскерт Хименес М (август 2009 г.). «Лечение синдрома раздраженного кишечника пробиотиками. Наконец-то этиопатогенетический подход?». Revista Espanola de Enfermedades Digestivas . 101 (8): 553–564. дои : 10.4321/s1130-01082009000800006 . ПМИД  19785495.
  24. ^ Bested AC, Logan AC, Selhub EM (март 2013 г.). «Кишечная микробиота, пробиотики и психическое здоровье: от Мечникова до современных достижений: часть III — конвергенция в сторону клинических испытаний». Gut Pathogens . 5 (1): 4. doi : 10.1186/1757-4749-5-4 . PMC 3605358 . PMID  23497650. 
  25. ^ Ghouri YA, Richards DM, Rahimi EF, Krill JT, Jelinek KA, DuPont AW (2014). «Систематический обзор рандомизированных контролируемых испытаний пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков при воспалительных заболеваниях кишечника». Клиническая и экспериментальная гастроэнтерология . 7 : 473–487. doi : 10.2147/CEG.S27530 . PMC 4266241. PMID  25525379 . 
  26. ^ ab Hirao LA, Grishina I, Bourry O, Hu WK, Somrit M, Sankaran-Walters S и др. (август 2014 г.). «Раннее распознавание вируса иммунодефицита человека (SIV) клетками Панета индуцирует выработку IL-1β и инициирует разрушение эпителия кишечника». PLOS Pathogens . 10 (8): e1004311. doi : 10.1371 /journal.ppat.1004311 . PMC 4148401. PMID  25166758. 
    • «Ранняя цена ВИЧ: воспалительная реакция разрушает слизистую оболочку кишечника, но помощь может прийти от дружественных бактерий». Medical Xpress . 30 августа 2014 г.
  27. ^ Криптококкоз ЦНС при ВИЧ на eMedicine
  28. ^ Tsuda H, Matsumoto T, Ishimi Y (2011). «Анализ биотина, ниацина и пантотеновой кислоты с использованием лиофилизированных lactobacillus plantarum ATCC 8014». Журнал Nutritional Science and Vitaminology . 57 (6): 437–440. doi : 10.3177/jnsv.57.437 . PMID  22472287.
  29. ^ Леблан Дж.Г., Лайно Дж.Э., дель Валье М.Дж., Ваннини В., ван Синдерен Д., Таранто М.П. и др. (декабрь 2011 г.). «Производство витаминов группы B молочнокислыми бактериями - современные знания и потенциальное применение». Журнал прикладной микробиологии . 111 (6): 1297–1309. дои : 10.1111/j.1365-2672.2011.05157.x. hdl : 11336/54445 . PMID  21933312. S2CID  22065043.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки