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 веществах. [4] L. plantarum была впервые выделена из слюны . На основании способности временно сохраняться в растениях, кишечнике насекомых и кишечном тракте позвоночных животных он был отнесен к кочевым организмам. [5] [6] L. plantarum — грамположительная бактерия бациллообразной формы. Клетки L. plantarum представляют собой палочки с закругленными концами, прямые, обычно шириной 0,9–1,2 мкм и длиной 3–8 мкм, встречаются одиночно, парами или короткими цепочками. [7] L. plantarum имеет один из самых крупных геномов , известных среди молочнокислых бактерий , и является очень гибким и универсальным видом. По оценкам, он растет при pH от 3,4 до 8,8. [8] Lactiplantibacillus plantarum может расти в диапазоне температур от 12 °C до 40 °C. [9] Количество жизнеспособных растений «L. plantarum», хранившихся 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 — гомоферментативные аэротолерантные грамположительные бактерии , которые растут при 15 °C (59 °F), но не при 45 °C (113 °F) и продуцируют оба изомера молочной кислоты ( D и L ). Многие лактобактерии, включая L. plantarum, необычны тем, что могут дышать кислородом и экспрессировать цитохромы  , если в питательной среде присутствуют гем и менахинон. [11] [12] В отсутствие 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 толерантных к кислороду клетках, этот организм накапливает миллимолярные количества полифосфата марганца . Марганец также используется L. plantarum в псевдокаталазе для снижения уровня активного кислорода. Поскольку химия, с помощью которой комплексы марганца защищают клетки от повреждения кислородом, разрушается железом , эти клетки практически не содержат атомов железа; напротив, клетка Escherichia coli сопоставимого объема содержит более миллиона атомов железа. Из-за этого L. plantarum нельзя использовать для создания активных ферментов, требующих гемового комплекса, таких как истинные каталазы. [13]

L. plantarum также может восстанавливать нерастворимые концевые 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, ДГНК). [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 лактобактерии, можно культивировать с использованием среды MRS . [16]

Геномы

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

Продукты

Силос

Lactiplantibacillus plantarum — наиболее распространенная бактерия, используемая 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 через путь Эмбдена-Мейергофа , что еще больше снижает их конкуренцию. Было обнаружено, что в этих условиях штаммы L. plantarum , продуцирующие высокие уровни гетерологичных белков, остаются высококонкурентными. Это качество может позволить использовать этот вид в качестве эффективной биологической предварительной обработки лигноцеллюлозной биомассы . [18]

Продукты питания

Lactiplantibacillus plantarum обычно встречается в молочных продуктах, мясе и многих овощных ферментированных продуктах, включая квашеную капусту , соленые огурцы, соленые оливки , корейское кимчи , нигерийское оги , закваску и другие ферментированные растительные материалы, а также некоторые сыры , ферментированные колбасы и вяленую рыбу . Высокие уровни этого организма в пище также делают его идеальным кандидатом для разработки пробиотиков . В исследовании 2008 года, проведенном Хуаной Фриас и др., L. plantarum применялась для снижения аллергенности соевой муки . Результат показал, что по сравнению с другими микробами соевая мука, ферментированная L. plantarum , продемонстрировала самое высокое снижение иммунореактивности IgE (96–99%), в зависимости от чувствительности используемой плазмы. L. plantarum также содержится в дадиа , традиционном ферментированном молоке буйвола народа Минангкабау , родом из Суматры , Индонезия . [19]

Штамм Lactobacillus plantarum K21 представляет собой грамположительные бактерии , выделенные из ферментированных овощей. Он обладает способностью гидролизовать соли желчных кислот , когда он предоставляется в качестве добавки. У тучных мышей K21 также снижает уровень холестерина и триглицеридов и ингибирует накопление липидов в преадипоцитах 3T3-L1 . Кроме того, он снижает уровень лептина в плазме , смягчает повреждение печени и облегчает непереносимость глюкозы . Наконец, K21 подавляет увеличение массы тела и накопление жировой массы. [20]

Терапия

Поскольку L. plantarum широко распространен, имеет человеческое происхождение и его легко выращивать, он был проверен на предмет воздействия на здоровье. Он был идентифицирован как пробиотик, что предполагает его ценность для дальнейших исследований и применения. [21] L. 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] Это помогает создать микробный баланс и стабилизировать структуру пищеварительных ферментов. [17] В экспериментах было обнаружено, что Lactiplantibacillus plantarum увеличивает нейротрофический фактор гиппокампа головного мозга , что означает, что L. plantarum может играть полезную роль в лечении депрессии. [24] Способность L. plantarum выживать в желудочно-кишечном тракте человека делает ее возможным средством доставки in vivo терапевтических соединений или белков.

Lactiplantibacillus plantarum является компонентом VSL#3 . Этот запатентованный стандартизированный состав живых бактерий может использоваться в сочетании с традиционными методами лечения язвенного колита и требует рецепта. [25]

Антимикробное свойство

Способность L. plantarum вырабатывать противомикробные вещества помогает им выживать в желудочно-кишечном тракте человека. Полученные антимикробные вещества оказали значительное влияние на грамположительные и грамотрицательные бактерии . [ нужна цитата ]

Деятельность против СПИД-индикаторных заболеваний

В результате первичной ВИЧ- инфекции было обнаружено, что кишечник является основным центром иммунной активности. [26] Клетки Панета иммунной системы кишечника атакуют ВИЧ, продуцируя интерлейкин 1 бета (IL-1β), что приводит к обширному побочному повреждению — отслоению слизистой оболочки кишечника, что проявляется в тяжелой диарее . Такое разрушение слизистой оболочки кишечника позволяет грибковым патогенам проникать, например, видам Cryptococcus , что приводит к развитию СПИД-индикаторного заболевания, такого как криптококкоз , что составляет от 60% до 70% всех СПИД-индикаторных случаев [27] , но не обязательно только в кишечнике. . У макак-резус L. plantarum способна снижать (разрушать) IL-1β, устраняя воспаление и ускоряя восстановление кишечника в течение нескольких часов. [26]

Биохимия

Недавно был секвенирован весь геном , 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 международном официальном методе AOAC 944.13, поскольку он является ауксотрофом ниацина . [28] [29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Lactiplantibacillus plantarum Lp 39 представляет собой факультативный анаэробный грамположительный патоген человека палочковидной формы, выделенный из маринованной капусты» . БакДайв . дои : 10.13145/bacdive6629.20240510.9 . Идентификатор BacDive № 6629 . Проверено 10 июня 2024 г.
  2. ^ Реймер Л.С., Карбасс Дж.С., Коблиц Дж., Эбелинг С., Подставка А., Оверманн Дж. (2022). «BacDive в 2022 году: база знаний стандартизированных данных о бактериях и архей». Исследования нуклеиновых кислот . 50 (Д1): Д741–Д746. дои : 10.1093/nar/gkab961 . ПМЦ 8728306 . ПМИД  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. ^ Чжэн Дж., Виттук С., Салветти Э., Франц К.М., Харрис Х.М., Маттарелли П. 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. дои : 10.1099/ijsem.0.004107 . hdl : 10067/1738330151162165141 . ПМИД  32293557.
  5. ^ Дуар Р.М., Лин XB, Чжэн Дж., Мартино М.Э., Гренье Т., Перес-Муньос М.Э. и др. (август 2017 г.). «Образ жизни в переходный период: эволюция и естественная история рода Lactobacillus». Обзоры микробиологии FEMS . 41 (Supp_1): S27–S48. дои : 10.1093/femsre/fux030 . ПМИД  28673043.
  6. ^ Мартино М.Э., Байджанов Дж.Р., Кэффри Б.Е., Уэлс М., Жонкур П., Хьюз С. и др. (декабрь 2016 г.). «Кочевой образ жизни Lactobacillus plantarum, выявленный путем сравнительной геномики 54 штаммов, выделенных из разных местообитаний». Экологическая микробиология . 18 (12): 4974–4989. дои : 10.1111/1462-2920.13455 . hdl : 2066/171054 . ПМИД  27422487.
  7. ^ ab Ландете Х.М., Родригес Х., Куриэль Х.А., Де Лас Ривас Б., Де Фелипе Ф.Л., Муньос Р. (2010). «Разложение фенольных соединений, обнаруженных в оливковых продуктах, штаммами Lactobacillus plantarum ». Оливки и оливковое масло в здоровье и профилактике заболеваний . стр. 387–396. дои : 10.1016/B978-0-12-374420-3.00043-7. ISBN 9780123744203. S2CID  89393063.
  8. ^ Э. Жиро, Б. Лелонг и М. Рэмбо. 1991. Влияние pH и начальной концентрации лактата на рост Lactobacillus plantarum . Прикладная микробиология и биотехнология. 36 (1): 96–99.
  9. ^ Z Матейчекова и др. 2016. Характеристика роста Lactobacillus plantarum в молоке в зависимости от температуры. Акта Химика Словака. 9(2)104—108.
  10. ^ Дэва Т., Пант С., Мишра В. (январь 2014 г.). «Разработка лиофилизированного синбиотического состава с использованием пробиотического штамма Lactobacillus plantarum». Журнал пищевой науки и технологий . 51 (1): 83–89. дои : 10.1007/s13197-011-0457-2. ПМЦ 3857416 . ПМИД  24426051. 
  11. ^ аб Генцле М.Г. (2015). «Возврат к метаболизму молочной кислоты: метаболизм молочнокислых бактерий при ферментации и порче пищевых продуктов». Текущее мнение в области пищевой науки . 2 : 106–117. doi :10.1016/j.cofs.2015.03.001. ISSN  2214-7993.
  12. ^ аб Педерсен М.Б., Гауду П., Лешардер Д., Пети М.А., Грусс А. (10 апреля 2012 г.). «Аэробный дыхательный метаболизм молочнокислых бактерий и его использование в биотехнологии». Ежегодный обзор пищевой науки и технологий . 3 (1): 37–58. doi : 10.1146/annurev-food-022811-101255. ПМИД  22385163.
  13. ^ Коно Ю, Фридович I (август 1983 г.). «Функциональное значение каталазы марганца в Lactobacillus plantarum». Журнал бактериологии . 155 (2): 742–746. дои : 10.1128/jb.155.2.742-746.1983. ПМК 217745 . ПМИД  6874643. 
  14. ^ ab Техедор-Санц С., Стивенс Э.Т., Ли С., Финнеган П., Нельсон Дж., Кносен А., Лайт Ш., Аджо-Франклин СМ, Марко М.Л. (февраль 2022 г.). «Внеклеточный перенос электронов увеличивает ферментацию молочнокислых бактерий за счет гибридного метаболизма». электронная жизнь . 11 : e70684. doi : 10.7554/eLife.70684 . ПМЦ 8837199 . ПМИД  35147079. 
  15. ^ Толар Дж.Г., Ли С., Аджо-Франклин СМ (19 декабря 2022 г.). «Различные роли флавинов и хинонов во внеклеточном переносе электронов у Lactiplantibacillus plantarum». Прикладная и экологическая микробиология . 89 (1): e0131322. дои : 10.1128/aem.01313-22. ПМЦ 9888254 . ПМИД  36533923. 
  16. ^ Вегкамп А, Теусинк Б, де Вос В.М., Смид Э.Дж. (январь 2010 г.). «Разработка минимальной питательной среды для Lactobacillus plantarum». Письма по прикладной микробиологии . 50 (1): 57–64. дои : 10.1111/j.1472-765X.2009.02752.x. PMID  19874488. S2CID  9353126.
  17. ^ ab "Lactobacillus plantarum - микробевики" . microbewiki.kenyon.edu . Проверено 12 мая 2018 г.
  18. ^ Ким Дж. Х., Блок DE, Миллс 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. дои : 10.1007/s00253-010-2839-1. ПМК 2956055 . ПМИД  20838789. 
  19. ^ Нибом С.М., Колладо MC, Суроно И.С., Салминен С.Дж., Мерилуото Дж.А. (май 2008 г.). «Влияние глюкозы на удаление микроцистина-LR жизнеспособными коммерческими пробиотическими штаммами и штаммами, выделенными из дадих-кисломолочных продуктов». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (10): 3714–3720. дои : 10.1021/jf071835x. ПМИД  18459790.
  20. ^ Ву CC, Венг WL, Лай WL, Цай HP, Лю WH, Ли MH, Цай YC (2015). «Влияние штамма Lactobacillus plantarum K21 на мышей с ожирением, получающих диету с высоким содержанием жиров». Доказательная дополнительная и альтернативная медицина . 2015 : 391767. doi : 10.1155/2015/391767 . ПМЦ 4353445 . ПМИД  25802537. 
  21. ^ "Lactobacillus plantarum | Виноградарство и энология" . Wineserver.ucdavis.edu . Архивировано из оригинала 4 мая 2018 г. Проверено 12 мая 2018 г.
  22. ^ Бестед AC, Логан AC, Селхуб EM (март 2013 г.). «Кишечная микробиота, пробиотики и психическое здоровье: от Мечникова до современных достижений: Часть II - современные контекстуальные исследования». Кишечные патогены . 5 (1): 3. дои : 10.1186/1757-4749-5-3 . ПМК 3601973 . ПМИД  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. ^ Бестед AC, Логан AC, Селхуб EM (март 2013 г.). «Кишечная микробиота, пробиотики и психическое здоровье: от Мечникова до современных достижений: часть III - сближение с клиническими исследованиями». Кишечные патогены . 5 (1): 4. дои : 10.1186/1757-4749-5-4 . ПМЦ 3605358 . ПМИД  23497650. 
  25. ^ Гури Я.А., Ричардс Д.М., Рахими Э.Ф., Крилл Дж.Т., Елинек К.А., DuPont AW (2014). «Систематический обзор рандомизированных контролируемых исследований пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков при воспалительных заболеваниях кишечника». Клиническая и экспериментальная гастроэнтерология . 7 : 473–487. дои : 10.2147/CEG.S27530 . ПМК 4266241 . ПМИД  25525379. 
  26. ^ аб Хирао Л.А., Гришина И., Бурри О., Ху В.К., Сомрит М., Санкаран-Вальтерс С. и др. (август 2014 г.). «Раннее обнаружение инфекции SIV на слизистой оболочке клетками Панета индуцирует выработку IL-1β и инициирует разрушение эпителия кишечника». ПЛОС Патогены . 10 (8): e1004311. дои : 10.1371/journal.ppat.1004311 . ПМК 4148401 . ПМИД  25166758. 
    • «Ранняя цена ВИЧ: воспалительная реакция разрушает слизистую оболочку кишечника, но помощь могут прийти от дружественных бактерий». Медицинский Экспресс . 30 августа 2014 г.
  27. ^ Криптококкоз ЦНС при ВИЧ в eMedicine
  28. ^ Цуда Х, Мацумото Т, Исими Ю (2011). «Анализ биотина, ниацина и пантотеновой кислоты с использованием лиофилизированных Lactobacillus plantarum ATCC 8014». Журнал диетологии и витаминологии . 57 (6): 437–440. дои : 10.3177/jnsv.57.437 . ПМИД  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