Методы селекции пробиотических микроорганизмов с высокими адгезивными свойствами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Способность к адгезии к эпителию кишечника является классическим критерием отбора потенциальных пробиотических бактерий, что может привести к временной колонизации, которая будет способствовать иммуномодулирующим эффектам, а также стимулировать кишечный барьер и метаболические функции.

Цель исследования — разработка комплексного метода селекции высокоактивных пробиотических микроорганизмов, способных к пролиферации и дополнению аутохтонной микрофлоры кишечника индивида.

Материалы и методы. В настоящей исследовательской работе рассмотрено несколько методов селекции пробиотических микроорганизмов с целью определения максимально полезных и способных к пролиферации штаммов для последующего использования в клинической практике при коррекции нарушений метаболизма и купирования воспалительных процессов желудочно-кишечного тракта. Степень адгезии бактериальных штаммов пробиотиков определяли согласно стандартным методикам, описанным в Методических указаниях МУК 4.2.2602–10. При определении адгезивной активности молочнокислых бактерий на культурах клеток клеточную культуру выращивали на шестилуночном планшете до образования монослоя.

Результаты. Разработана схема отбора перспективных пробиотиков по уровню адгезивной активности штаммов, относящихся к наиболее часто используемым видам культур микроорганизмов в клинической практике. Определены показатели степени адгезии молочнокислых бактерий в интервале от 2,8 до 5,1 и дрожжевого пробиотического штамма S. cerevisiae var. boulardii на уровне 1,9. При оценке прилипания пробиотических бактерий in vitro с использованием муцина, адсорбированного на абиотических поверхностях, и канцерогенных клеточных линий человека, таких как CaСo-2 и HT-29, NCM460, молочнокислые бактерии также показали высокие результаты.

Заключение. Все штаммы используемых молочнокислых бактерий продемонстрировали высокие или средние показатели адгезии к клеткам эритроцитов крови барана, что подтверждает пробиотический потенциал указанных видов культур и соответствует требованиям нормативных правовых актов Российской Федерации. Низкие показатели степени адгезивности дрожжевой культуры свидетельствуют о быстром прохождении дрожжевых клеток через желудочно-кишечный тракт и неспособности культуры штамма повлиять на состав аутохтонной микрофлоры человека и животных. Для более детального определения адгезивных свойств пробиотической культуры возможно применение современных методик с помощью клеточных линий, включая эпителиоподобные клетки аденокарциномы ободочной кишки человека CaСo-2.

Об авторах

Мария Сергеевна Каночкина

Российский биотехнологический университет; Научно-исследовательская организация ООО «Микробные нутриенты иммунокорректоры»

Email: kanoch@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6077-5957
SPIN-код: 2584-6474

к.т.н.

Россия, 125080, Москва, Волоколамское ш., д. 11; Москва

Иван Андреевич Фоменко

Российский биотехнологический университет

Email: fomencoia@mgupp.ru
ORCID iD: 0000-0003-2478-1705
SPIN-код: 5861-2838

к.т.н.

Россия, 125080, Москва, Волоколамское ш., д. 11

Ирина Михайловна Чернуха

Федеральный научный центр пищевых систем имени В.М. Горбатова

Email: imcher@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-4298-0927
SPIN-код: 3423-3754

д.т.н.

Россия, Москва

Наталья Геннадьевна Машенцева

Российский биотехнологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: natali-mng@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9287-0585
SPIN-код: 9791-5806
Scopus Author ID: 57060483400
ResearcherId: R-8014-2016
https://mgupp.ru/obuchayushchimsya/instituty-i-kafedry/teacher.php?CODE=27797

д.т.н., профессор

Россия, 125080, Москва, Волоколамское ш., д. 11

Список литературы

  1. Руш К., Руш Ф. Микробиологическая терапия : пер. с нем. М. : Арнебия, 2003. 160 с.
  2. Siciliano R.A., Mazzeo M.F. Molecular mechanisms of probiotic action: A proteomic perspective // Curr Opin Microbiol. 2012. Vol. 15, N 3. P. 390–396. doi: 10.1016/j.mib.2012.03.006
  3. Madigan M.T., Martinko J.M., Dunlap P.V., Clark D.P. Bacteria: Gram-positive and other bacteria. In: Madigan M.T., Martinko J.M., Dunlap P.V., Clark D.P., editors. Brock: Biology of Microorganisms. San Francisco : Pearson Benjamin Cummings, 2009. P. 446–486.
  4. Sanders M.E. How do we know when something called “probiotic” is really a probiotic? A guideline for consumers and health care professionals // Funct Food Rev. 2009. Vol. 1. P. 3–12.
  5. Azcarate-Peril M.Q.A., Altermann E., Goh Y.J., et al. Analysis of the genome sequence of Lactobacillus gasseri ATCC 33323 reveals the molecular basis of an autochthonous intestinal organism // Appl Environ Microbiol. 2008, Vol. 74, N 15. 4610–4625. doi: 10.1128/AEM.00054-08
  6. Hill C., Guarner F., Reid G., et al. Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic // Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014. Vol. 11, N 8. P. 506–514. doi: 10.1038/nrgastro.2014.66
  7. Slover C.M., Danziger L. Lactobacillus: A review // Clin Microbiol Newsl. 2008. Vol. 30. P. 23–27.
  8. Muyyarikkandy M.S., Amalaradjou M.A. Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus rhamnosus and Lactobacillus paracasei attenuate Salmonella enteritidis, Salmonella Heidelberg and Salmonella typhimurium colonization and virulence gene expression in vitro // Int J Mol Sci. 2017. Vol. 18, N 11. P. 2381. doi: 10.3390/ijms18112381
  9. Tan Y., Leonhard M., Moser D., Schneider-Stickler B. Inhibition activity of Lactobacilli supernatant againstfungal-bacterial multispecies biofilm on silicone // Microb Pathog. 2017. Vol. 113. P. 197–201. doi: 10.1016/j.micpath.2017.10.051
  10. Fukuda K. Is it feasible to control pathogen infection by competitive binding of probiotics to the host? // Virulence. 2017. Vol. 8, N 8. P. 1502–1505. doi: 10.1080/21505594.2017.1382798
  11. Sánchez B., López P., González-Rodrígez I., et al. A flagellin-producing Lactococcus strain: Interaction with mucin and enteropathogens // FEMS Microbiol Lett. 2011. Vol. 318, N 2. P. 101–107. doi: 10.1111/j.1574-6968.2011.02244.x
  12. Son S.-H., Jeon H.-L., Yang S.-J., Lee N.-K., Paik H.-D. In vitro characterization of Lactobacillus brevis KU15006, an isolate from kimchi, reveals anti-adhesion activity against foodborne pathogens and antidiabetic properties // Microb Pathog. 2017. Vol. 112. P. 135–141. doi: 10.1016/j.micpath.2017.09.053
  13. Buntin N., de Vos W.M., Hongpattarakare T. Variation of mucin adhesion, cell surface characteristics, and molecular mechanisms among Lactobacillus plantarum isolated from different habitats // Appl Microbiol Biotechnol. 2017. Vol. 101, N 20. 7663–7674. doi: 10.1007/s00253-017-8482-3
  14. Lehri B., Seddon A.M., Karlyshev A.V. Lactobacillus fermentum 3872 as a potential tool for combatting Campylobacter jejuni infectionsю Virulence // 2017. Vol. 8, N 8. P. 1753–1760. doi: 10.1080/21505594.2017.1362533
  15. Deplancke B., Gaskins H.R. Microbial modulation of innate defense: Goblet cells and the intestinal mucus layer // Am J Clin Nutr. 2001. Vol. 73, N 6. P. 1131S–1141S. doi: 10.1093/ajcn/73.6.1131S
  16. Johnson B.R., O’Flaherty S., Goh Y.J., et al. The S-layer associated serine protease homologue PrtX impacts cell surface-mediated microbe-host interactions of Lactobacillus acidophilus NCFM // Front Microbiol. 2017, Vol. 8. P. 1185. doi: 10.3389/fmicb.2017.01185
  17. Johnson B., Selle K., O’Flaherty S., Goh Y.J., Klaenhammer T. Identification of extracellular surface-layer associated proteins in Lactobacillus acidophilus NCFM // Microbiology. 2013. Vol. 159, Pt. 11. P. 2269–2282. doi: 10.1099/mic.0.070755-0
  18. Amenyogbe N., Kollmann T.R., Ben-Othman R. Early-life host-microbiome interface: The key frontier for immune development // Front Pediatr. 2017. Vol. 5. P. 111. doi: 10.3389/fped.2017.00111
  19. Park W. Gut microbiomes and their metabolites shape human and animal health // J Microbiol. 2018. Vol. 56, N 3. P. 151–153. doi: 10.1007/s12275-018-0577-8
  20. Bansil R., Turner B.S. Mucin structure, aggregation, physiological functions and biomedical applications // Curr Opin Colloid Interface Sci. 2006. Vol. 11, Issue 2–3. P. 164–170. doi: 10.1016/J.COCIS.2005.11.001
  21. Van Tassell M.L., Miller M.J. Lactobacillus adhesion to mucus // Nutrients. 2011. Vol. 3, N 5. P. 613–636. doi: 10.3390/nu3050613
  22. Etzold S., Juge N. Structural insights into bacterial recognition of intestinal mucins // Curr Opin Struct Biol. 2014. Vol. 28. P. 23–31. doi: 10.1016/j.sbi.2014.07.002
  23. Tailford L.E., Crost E.H., Kavanaugh D., Juge N. Mucin glycan foraging in the human gut microbiome // Front Genet. 2015. Vol. 6. P. 81. doi: 10.3389/fgene.2015.00081
  24. Van de Guchte M., Chaze T., Jan G., Mistou M.-Y. Properties of probiotic bacteria explored by proteomic approaches // Curr. Opin. Microbiol. 2012. Vol. 15, N 3. P. 381–389. doi: 10.1016/j.mib.2012.04.003
  25. Bentley-Hewitt K.L., Narbad A., Majsak-Newman G., Philo M.R., Lund E.K. Lactobacilli survival and adhesion to colonic epithelial cell lines is dependent on long chain fatty acid exposure // Eur J Lipid Sci Technol. 2017. Vol. 119, N 11. P. 1700062.
  26. Gibson G.R., Scott K.P., Rastall R.A., et al. Dietary prebiotics: Current status and new definition // Food Sci Technol Bull Funct Foods. 2010. Vol. 7, N 1. P. 1–19. doi: 10.1002/ejlt.201700062
  27. Mays Z.J.S., Chappell T.C., Nair N.U. Quantifying and Engineering Mucus Adhesion of Probiotics // ACS Synth Biol. 2020. Vol. 9, N 2. P. 356–367. doi: 10.1021/acssynbio.9b00356
  28. Monteagudo-Mera A., Rastall R.A., Gibson G.R., Charalampopoulos D., Chatzifragkou A. Adhesion mechanisms mediated by probiotics and prebiotics and their potential impact on human health // Appl Microbiol Biotechnol. 2019. Vol. 103, N 16. P. 6463–6472. doi: 10.1007/s00253-019-09978-7
  29. Wang M., Liu P., Kong L., Xu N., Lei H. Promotive effects of sesamin on proliferation and adhesion of intestinal probiotics and its mechanism of action // Food Chem Toxicol. 2021. Vol. 149. P. 112049. doi: 10.1016/j.fct.2021.112049
  30. Патент RU на изобретение № 2 501 861 C1. Машенцева Н.Г., Нгуен Т.М.К. Способ определения адгезивных свойств бактерий рода Enterococcus с помощью клеточной линии СаСо-2. Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU2501861C1_20131220. Дата обращения: 25.04.2023.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах