Lactobacillus brevis - Lactobacillus brevis

Lactobacillus brevis
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Фирмикуты
Учебный класс:
Бациллы
Заказ:
Лактобациллы
Семья:
Лактобациллы
Род:
Левилактобациллы
Разновидность:
L. brevis
Биномиальное имя
Левилактобациллы brevis
(Орла-Йенсен, 1919)
Bergey и другие. 1934; Чжэн и др., 2020

Левилактобациллы brevis (ранее Lactobacillus brevis)[1] это грамположительный, стержневидные виды молочнокислые бактерии который является гетероферментативным, создавая CO2, молочная кислота и уксусная кислота или этанол во время ферментации. L. brevis типовой вид рода Левилактобациллы (ранее L. brevis группа), включающая 24 вида (http://www.lactobacillus.ualberta.ca/, http://www.lactobacillus.uantwerpen.be/ ).[1][2] Его можно найти во многих различных средах, таких как ферментированные продукты, а также нормальная микробиота. L.brevis содержится в продуктах питания, таких как квашеная капуста и соленья. Это также одна из наиболее частых причин пиво порча. Было показано, что проглатывание улучшает иммунная функция человека, и это было запатентованный несколько раз. Нормальный кишечник микробиота L.brevis находится в человеке кишечник, влагалище и кал.

L. brevis является одной из основных лактобацилл, обнаруженных в тибикос зерна, используемые для изготовления кефир, но Чечевицеобразные бактерии виды несут ответственность за производство полисахарид (декстран и кефиран), из которого состоят зерна.[3] Основные метаболиты L. brevis включают молочная кислота и этиловый спирт. Штаммы L. brevis и L. hilgardii было обнаружено, что они производят биогенные амины тирамин и фенилэтиламин.

История

Э. Б. Фред, W.H. Петерсон, Дж. Андерсон первоначально открыл все виды Lactobacillus в 1921 году, и эти виды были классифицированы на основе способности метаболизировать определенный углерод и сахар. Это раннее исследование показало, что это может производить уксусную кислоту, диоксид углерода и большое количество маннита. Маннит, который является еще одним источником углерода, который можно использовать для производства молочной кислоты.[4]

Рост

L. brevis был показан активно транспортировать глюкоза и галактоза. Когда фруктоза использовался в качестве источника углерода, наблюдался лишь некоторый рост и L. brevis смог частично метаболизировать фруктоза к маннитол. Есть штаммы, которые плохо усваивают глюкозу, но предпочитают дисахариды в качестве источника углерода.

Конечным результатом ферментации являются молочная и уксусная кислоты.[5] Похоже, что в условиях высокой температуры, 50 градусов по Цельсию и в кислой среде выживание этих бактерий дольше, чем у большинства бактерий в кислых условиях, бактерии могут жить около 45 минут.[6]

Устойчивость к антибиотикам приобретается через спряжение, метод размножения бактерий. Конъюгация позволяет обмениваться ДНК, позволяя бактериям узнавать о различных антибиотиках через воздействие, и эта информация передается через репликацию между бактериями.

Конъюгация

L. brevis производит больше органических кислот, в частности уксусная кислота и этиловый спирт. Это означает, что эта бактерия производит повышенную кислотную среду и алкоголь. Все условия роста зависят от местонахождения бактерии в кишечнике. Кажется, что они не могут существенно воспроизвести в анаэробный среды.[5]

Метаболический путь

Метаболические пути определяются как химические процессы, происходящие в организме. L. brevis является гетероферментативным и использует путь фосфокетолазы для метаболизировать пентозы и гексозы. [7]

Сохранение продуктов питания

L. brevis содержится в продуктах питания, таких как квашеная капуста и соленья. Это также одна из наиболее частых причин пиво порча. В прыгать, который является противомикробным горьким ароматизатором в пиве, не может подавить некоторые штаммы L. brevis, поскольку они продуцируют переносчик, который перекачивает активные агенты хмеля из бактериальной клетки.[8][9] L. brevis является одним из основных Лактобациллы виды, обнаруженные в тибикос зерна (также известные как зерна водяного кефира) и были определены как виды, ответственные за производство полисахарид (декстран ), который образует зерна. Основные метаболиты L. brevis включают молочная кислота и этиловый спирт. Штаммы L. brevis и L. hilgardii было обнаружено, что они производят биогенные амины тирамин, который обнаруживается в процессе метаболизма ферментации и обычно встречается в испорченных или ферментированных продуктах и фенилэтиламин, который содержится в шоколаде, но также может вызывать рыбный запах и в других продуктах.

Измельченный хмель

Микробная физиология

У бактерии есть некоторые физические характеристики, общие для всех бактерий. Грамположительные бактерии состоит из внешней плазматической мембраны, затем периплазматического пространства и, наконец, пептидогликановый слой, который обращен внутрь бактерий. Внешняя плазматическая мембрана очень важна для бактерий, потому что именно так клетки распознают возможный патогенез бактерий. Пептидогликан также называется муреином и состоит из ряда сахаров. У грамположительных бактерий слой пептидогликана намного толще, чем у грамотрицательных бактерий. Фактическая решетка, содержащая пептидогликан, называется S-слоем; эта решетка связана со слоем пептидогликана. К сожалению, S-слой обычно теряется при обработке бактерий в лабораторных условиях, что может повлиять на измерение адгезии. Когда S-слой растворяется с высокими уровнями концентрации веществ, которые разрушают водородные связи, S-слои имеют время выживания около 20 минут для каждого поколения. L.brevis содержит примерно два промотора в этой области, что означает, что существует значительная транскрипция S-слоя за счет высоких уровней транскрипции гена sIpA.[10] SipA - это ген, который, как было обнаружено, помогает в кодировании продукции мурина (пептидогликана) в бактериях. Цель транскрипции - скопировать ДНК в мРНК, которая используется для создания белков. Промотор используется во время транскрипции для определения подходящего места для начала транскрипции. В пробиотиках на самом деле S-слой прикрепляется к клеточной стенке желудочно-кишечного тракта. [11]

Схема грамположительной клеточной стенки

Пробиотики

Было показано, что прием пробиотиков улучшает иммунная функция человека, и L. brevis был запатентованный несколько раз. L. brevis было показано, что выживает в желудочно-кишечный тракт у людей и поэтому может использоваться как пробиотик. В настоящее время бактерии не способны превращать молоко в йогурт, однако их можно использовать в качестве альтернативы другим пробиотикам в йогуртах. В рамках гериатрический Было показано, что использование бактерий в молоке населением повышает клеточный иммунитет. Пищевые добавки с пробиотиками усиливают активность естественных клеток-киллеров у пожилых людей (исследование возрастных иммунологических изменений). L. brevis считается подходящим для использования пробиотиков, потому что наблюдается значительный рост при pH 4–5, pH 5 обычно является подходящим диапазоном для молока и йогуртов.

Биотерапия

Внутри влагалища обнаруживаются значительные вагинальные бактерии. L. brevis включен в этот микробиом, который представляет собой собрание различных бактерий. Бактерии вместе защищают влагалище и поддерживают влагалище. Женщины детородного возраста имеют значительное количество L.brevis и это обычно находится в здоровом влагалище.[12] При некоторых заболеваниях или нарушениях работы влагалища эти бактерии могут быть использованы для восстановления микробиома. Большинство из Лактобациллы Было обнаружено, что виды бактерий полезны для предотвращения инфекций мочевыводящих путей. Эффективность, с которой бактерии могут защищать организм: (1) их симбиоз с потенциальными патогенами. (2) их способность производить антибактериальные материалы, такие как перекись водорода, ограничивать рост патогенов. (3) их производство биосурфактантов, которые ингибируют присоединение патогенов. (4) Их способность активировать макрофаги, лейкоциты, цитокины и другие защитные механизмы хозяина.[13]Во время нормальных родов кажется, что новорожденные через несколько дней передают инфекцию. L. brevis от матери. Похоже, что передача происходит при грудном вскармливании или естественном рождении ребенка.[14] У младенцев это сопротивление также полезно для защиты кишечника от различных желчи и кислот. Helicobacter pylori, который является распространенным кишечным патогеном у людей, исследования показали, что некоторые штаммы L.brevis успешно борются с этим патогеном.

Вагиноз является наиболее распространенной формой бактериальной инфекции, которая обычно диагностируется как грибковая инфекция или трихомониаз, который является паразитом, передающимся половым путем, обычно приобретаемым во время полового акта. L.brevis вместе с Lactobacillus jensenii Было показано, что вырабатывается высокий уровень перекиси водорода, которая может исправить патогенез бактериального вагиноза.[15]Л. Бревис это обычно используемый ингредиент в фармацевтических материалах, используемых для лечения вагиноз. Оценка ключевых клеток - один из методов оценки вагиноза; эта оценка выполняется путем нанесения на предметное стекло ключевых клеток и выделений из влагалища, затем добавления хлорида натрия с последующей микроскопической оценкой, которая включает идентификацию бактерий.[15]

Помимо выживания в кишечнике организма, Л. Бревис также может подавлять патогенный эффекты определенных кишечных патогенов, а также могут размножаться в присутствии дополнительных бактерий. Некоторые штаммы устойчивы к определенным антибиотики, конкретно эритромицин и клиндамицин.[16] Эта устойчивость к антибиотикам может быть полезна для поддержания здорового микробиома кишечника при приеме назначенных антибиотиков.

Клетки подсказки - CDC PHIL 3720

Рекомендации

  • Тасли Л., Мат С, Де Симоне С., Язычи Х (2006). «Пастилки с лактобациллами в лечении язв в полости рта при синдроме Бехчета». Clin. Exp. Ревматол. 24 (5 Прил. 42): S83–6. PMID  17067433.
  • Киши А., Уно К., Мацубара Ю., Окуда С., Кишида Т. (август 1996 г.). "Эффект от перорального приема Lactobacillus brevis subsp. коагулянты на способность человека продуцировать интерферон-альфа ". J Am Coll Nutr. 15 (4): 408–12. Дои:10.1080/07315724.1996.10718617. PMID  8829098.
  • Джаярам С., Касл Г. С. П. и Маргаритис А. (2004). Кинетика стерилизации клеток Lactobacillus brevis под действием импульсов высокого напряжения. Биотехнология и биоинженерия, 40 (11), 1412–1420.
  • Драго, Л., Гисмондо, М.Р., Ломбарди, А., де Хаен, С. и Гоццини, Л. (1997) Ингибирование роста энтеропатогенов in vitro с помощью новых изолятов Lactobacillus кишечного происхождения человека. Письма FEMS Microbioloy 153, 455–463
  • Гилл, Х. С., Резерферд, К. Дж., И Кросс, М. Л. (2001). Пищевые добавки с пробиотиками повышают активность естественных клеток-киллеров у пожилых людей: исследование иммунологических изменений, связанных с возрастом. Журнал клинической иммунологии, 21 (4), 264-271.
  1. ^ а б Чжэн, Цзиньшуй; Виттук, Стейн; Сальветти, Элиза; Franz, Charles M.A.P .; Харрис, Хью М.Б .; Маттарелли, Паола; О’Тул, Пол У .; Горшок, Бруно; Вандамм, Питер; Уолтер, Йенс; Ватанабэ, Коичи (2020). «Таксономическое примечание к роду 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. ISSN  1466-5026. PMID  32293557.
  2. ^ Павлова, С. И., Килич, А. О., Килич, С. С., Со, Дж. С., Надер-Масиас, М. Э., Симоэс, Дж. А., и Тао, Л. (2002). Генетическое разнообразие вагинальных лактобацилл женщин разных стран на основе последовательностей гена 16S рРНК. Журнал прикладной микробиологии, 92 (3), 451-459.
  3. ^ Пиду, М. (1989). «Микробная флора сахарного кефирного зерна (растения имбиря): биосинтез зерна из Lactobacillus hilgardii производство полисахаридного геля ». МИРСЕН Журнал прикладной микробиологии и биотехнологии. 5 (2): 223–238. Дои:10.1007 / BF01741847. S2CID  83381986.
  4. ^ ФРЕД Э. Б., ПИТЕРСОН У. Х. И АНДЕРСОН Дж. А., Ж. Биол. Chem., 48, 385 (1921)
  5. ^ а б Аннук, Х., Щепетова, Дж., Куллисаар, Т., Сонгисепп, Э., Зилмер, М., и Микелсаар, М. (2003). Характеристика кишечных лактобацилл как предполагаемых кандидатов в пробиотики. Журнал прикладной микробиологии, 94 (3), 403-412.
  6. ^ Саарела, М., Рантала, М., Халламаа, К., Нохинек, Л., Виркаярви, И., и Мятто, Дж. (2004). Стационарная фаза кислотной и тепловой обработки для повышения жизнеспособности пробиотических лактобацилл и бифидобактерий. Журнал прикладных наук.
  7. ^ Gänzle, Майкл G (2015). «Пересмотр молочного метаболизма: метаболизм молочнокислых бактерий при ферментации и порче пищевых продуктов». Текущее мнение в области пищевой науки. Пищевая микробиология • Функциональные продукты питания и питание. 2: 106–117. Дои:10.1016 / j.cofs.2015.03.001. ISSN  2214-7993.
  8. ^ Сами М., Ямасита Х., Хироно Т., Кадокура Х., Китамото К., Йода К. и Ямасаки М. (1997). Устойчивый к хмелю Lactobacillus brevis содержит новую плазмиду, несущую ген, подобный множественной лекарственной устойчивости. Журнал ферментации и биоинженерии, 84 (1), 1-6.
  9. ^ Шмальрек, А.Ф., Тойбер, М., Райнингер, В., и Хартл, А. (1975). Структурные особенности, определяющие антибиотические свойства натуральных и синтетических смол горького хмеля, их предшественников и производных. Канадский журнал микробиологии, 21 (2), 205-212.
  10. ^ Сара, М., и Слейтр, У. Б. (2000). Белки S-слоя. Журнал бактериологии, 182 (4), 859-868.
  11. ^ Хёнен У., Вестерлунд-Викстрём Б., Палва А. и Корхонен Т. (2002) Идентификация по отображению жгутика эпителиальных клеток и функции связывания фибронектина в поверхностном белке SipA Lactobacillus brevis. Заразить. Иммун. 184, 3360–3367.
  12. ^ Васкес А., Якобссон Т., Арне С., Форсум У. и Молин Г. (2002). Вагинальная флора лактобацилл здоровых шведских женщин. Журнал клинической микробиологии, 40 (8), 2746-2749.
  13. ^ Raz, R., & Stamm, W. E. (1993). Контролируемое испытание интравагинального эстриола у женщин в постменопаузе с рецидивирующими инфекциями мочевыводящих путей. Медицинский журнал Новой Англии, 329 (11), 753-756.
  14. ^ Мацумия Ю., Като Н., Ватанабэ К. и Като Х. (2002). Молекулярно-эпидемиологическое исследование вертикальной передачи вагинальных видов Lactobacillus от матери новорожденному на японском языке с помощью произвольно инициированной полимеразной цепной реакции. Журнал инфекций и химиотерапии, 8 (1), 43-49.
  15. ^ а б Эшенбах, Д. А., Дэвик, П. Р., Уильямс, Б. Л., Клебанофф, С. Дж., Янг-Смит, К., Кричлоу, К. М., и Холмс, К. К. (1989). Распространенность видов Lactobacillus, продуцирующих перекись водорода, у здоровых женщин и женщин с бактериальным вагинозом. Журнал клинической микробиологии, 27 (2), 251-256.
  16. ^ Дельгадо, С., Флорес, А. Б., и Майо, Б. (2005). Чувствительность к антибиотикам видов Lactobacillus и Bifidobacterium из желудочно-кишечного тракта человека. Текущая микробиология, 50 (4), 202-207.

внешняя ссылка