Antimutagenic potential of four strains of bacteriaof the genus Lactobacillus

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Bacteria of the genus Lactobacillus possessing a number of positive properties on the human body are a promising source for the creation of functional nutrition. The study of antimutagenic activity of lactobacilli will substantiate the use of these bacteria to prevent the effects of genotoxic environmental factors.

AIM: To comparative analysis the antimutagenic potential of four Lactobacillus strains.

MATERIALS AND METHODS: Four bacterial strains Lactobacillus casei 3184, L. casei MB, L. plantarum AB, L. plantarum B578 were used in this work. The antimutagenic activity of cells suspension and supernatant of Lactobacillus culture was evaluated using Ames test.

RESULTS: The supernatant of L. plantarum B578 in the stationary growth phase most effectively suppressed the mutagenic effect of sodium azide (45.6%) and 2-nitrofluorene (43.5%). Substantial antimutagenic activity was also observed for the cell suspension of the strains L. casei 3184 and L. plantarum AB in the exponential growth phase against sodium azide(40.8% and 39.9%, respectively), and for the supernatant of these strains in the stationary growth phase against 2-nitrofluorene (39.8% and 37.5%, respectively). L. casei strain MB did not significantly reduce the effect of known mutagens: the antimutagenic activity of all tested samples for this strain in different growth phases ranged from 15.9% to 23.4% against sodium azide, and from 15.6% to 28.5% against 2-nitrofluorene.

CONCLUSION: Analysis of the results obtained suggests that the antimutagenic effect of L. casei 3184 and L. plantarum AB strains against sodium azide is due to direct binding of the mutagen by lactobacilli cells, and that of L. plantarum B578 strain — by exometabolites accumulating in the tested culture media during the stationary growth phase. Reduction of 2-NF mutagenicity by L. casei 3184, L. plantarum AB and L. plantarum B578 strains can also be associated with direct binding of the mutagen, with inhibition of biotransformation enzymes of this compound, and with the antioxidant effect of exometabolites of lactobacilli strains. The data obtained emphasize the dependence of the antimutagenic potential of lactobacilli on the growth phase and indicate the promising application of the strains L. plantarum B578, L. casei 3184 and L. plantarum AB to reduce the negative effects of genotoxic agents.

About the authors

Nazira S. Karamova

Kazan (Volga Region) Federal University

Author for correspondence.
Email: nskaramova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5802-9744
SPIN-code: 3828-8883

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Kazan

Olga N. Ilinskaya

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: ilinskaya_kfu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6936-2032
SPIN-code: 7972-5807

Dr. Sci. (Biology)

Russian Federation, Kazan

References

  1. Banoona SR, Salih NS, Ghasemianc A. Genetic mutations and major human disorders: A review. Egypt J Chem. 2022;65(2):571–589.doi: 10.21608/EJCHEM.2021.98178.4575 EDN: KWDMJV
  2. Olafsson S, Anderson CA. Somatic mutations provide important and unique insights into the biology of complex diseases. Trends Genet. 2021;37(10):872–881. doi: 10.1016/j.tig.2021.06.012 EDN: UZLABR
  3. Cao Y. Possible relationship between the somatic mutations and the formation of cancers. BIO Web of Conf. 2022;55:01009.doi: 10.1051/bioconf/20225501009 EDN: ODJOQP
  4. McCann J, Choi E, Yamasaki E, Ames BN. Detection of carcinogens as mutagens in the Salmonella/microsome test: assay of 300 chemicals.PNAS USA. 1975;72(12):5135–5139. doi: 10.1073/pnas.72.12.5135
  5. Lawley PD. Mutagens as carcinogens: development of current concepts. Mutat Res: Fundam Mol Mech Mutag. 1989;213(1):3–25.doi: 10.1016/0027-5107(89)90028-6
  6. Mushtaq S, Tayyeb A, Ali G, Bareen FE. Antimutagenic potential of plants and natural products: a review. In: Bhat TA, Hakeem KR, editors. Biotechnologies and genetics in plant mutation breeding. New York: Apple Academic Press; 2023. P. 227–247. doi: 10.1201/9781003305064
  7. Vorobjeva LI, Abilev SK. Antimutagenic properties of bacteria: review. Appl Biochem Microbiol. 2002;38:97–107. doi: 10.1023/A:1014338712108 EDN: LHKOXJ
  8. Prazdnova EV, Mazanko MS, Chistyak VA, et al. Antimutagenic activity as a criterion of potential probiotic properties. Probiotics Antimicrob Proteins. 2022;14(6):1094–1109. doi: 10.1007/s12602-021-09870-9EDN: LKBZCC
  9. Mortelmans K, Zeiger E. The Ames Salmonella/microsome mutagenicity assay. Mutat Res: Fundam Mol Mech Mutag. 2000;455(1–2):29–60. doi: 10.1016/s0027-5107(00)00064-6
  10. Negi PS, Jayaprakasha GK, Jena BS. Antioxidant and antimutagenic activities of pomegranate peel extracts. Food Chem. 2003;80(3):393–397. doi: 10.1016/s0308-8146(02)00279-0
  11. Al-Yami M, Al-Mousa AT, Al-Otaibi SA, Khalifa AY. Lactobacillus species as probiotic: isolation sources and health benefits. J Pure Appl Microbiol. 2022;16(4):2270–2291. doi: 10.22207/JPAM.16.4.19 EDN: HUAEGL
  12. Dempsey E, Corr SC. Lactobacillus spp. for gastrointestinal health: current and future perspectives. Front Immunol. 2022;13:840245.doi: 10.3389/fimmu.2022.840245 EDN: DCCCSM
  13. Chee WJY, Chew SY, Than LTL. Vaginal microbiota and the potential of Lactobacillus derivatives in maintaining vaginal health. Microb Cell Fact. 2020;19:203. doi: 10.1186/s12934-020-01464-4 EDN: DLNXUG
  14. Garbacz K. Anticancer activity of lactic acid bacteria. Semin Cancer Biol. 2022;86(3):356–366. doi: 10.1016/j.semcancer.2021.12.01EDN: UJIWZJ3
  15. Feng P, Xue X, Bukhari I, et al. Gut microbiota and its therapeutic implications in tumor microenvironment interactions. Front Microbiol. 2024;15:1287077. doi: 10.3389/fmicb.2024.1287077 EDN: TIWUXU
  16. Basu AK. DNA damage, mutagenesis and cancer. Int J Mol Sci. 2018;19(4):970. doi: 10.3390/ijms19040970
  17. Chalova VI, Lingbeck JM, Kwon YM, Ricke SC. Extracellular antimutagenic activities of selected probiotic Bifidobacterium and Lactobacillus spp. as a function of growth phase. J Environ Sci Health Part B: Pestic Food Contam Agric Wastes. 2008;43(2):193–198. doi: 10.1080/03601230701795262 EDN: MEDAYV
  18. Ahmadi MA, Ebrahimi MT, Mehrabiana S, et al. Antimutagenic and anticancer effects of lactic acid bacteria isolated from Tarhana through Ames test and phylogenetic analysis by 16S rDNA. Nutrit Cancer. 2014;66(8):1406–1413. doi: 10.1080/01635581.2014.956254
  19. Apás AL, González SN, Arena ME. Potential of goat probiotic to bind mutagens. Anaerobe. 2014;28:8–12. doi: 10.1016/j.anaerobe.2014.04.004
  20. Ahmad A, Salik S, Boon YW, et al. Mutagenicity and antimutagenic activities of lactic acid bacteria (LAB) isolated from fermented durian (tempoyak). Malaysian J Health Sci. 2018;16:23–26. doi: 10.17576/JSKM-2018-04
  21. Lim S-M. Antimutagenicity activity of the putative probiotic strain Lactobacillus paracasei subsp. tolerans JG22 isolated from pepper leaves Jangajji. Food Sci Biotechnol. 2014;23:141–150. doi: 10.1007/s10068-014-0019-2 EDN: SSVVZB
  22. Mohabati MA, Doust RH, Hassan ZM, Kamali S. Antimutagenic effect of Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus bulgaricus isolated from Iranian yoghurt on 2-nitrofluorene. Res J Microbiol. 2007;2(6):524–529.doi: 10.3923/jm.2007.524.529
  23. Chen L, Chen X, Bai Y, et al. Inhibition of Escherichia coli nitroreductase by the constituents in Syzygium aromaticum. Chin J Nat Med. 2022;20(7):506–517. doi: 10.1016/S1875-5364(22)60163-8) EDN: ALRFOX
  24. Yanto Y, Hall M, Bommarius AS. Nitroreductase from Salmonella typhimurium: characterization and catalytic activity. Org Biomol Chem. 2010;8(8):1826–1832. doi: 10.1039/b926274a EDN: NZWCRZ
  25. Purohit V, Basu A. Mutagenicity of nitroaromatic compounds. Chem Res Toxicol. 2000;13(8):673–692. doi: 10.1021/tx000002x
  26. Kahng H-Y, Lee B-U, Cho Y-S, Oh K-H. Purification and characterization of the NAD(P)H-nitroreductase for the catabolism of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) in Pseudomonas sp. HK-6. Biotechnol Bioprocess Eng. 2007;12(4):433–440. doi: 10.1007/BF02931067
  27. Beloborodova NV, Bairamov IT, Olenin AIu, Fedotcheva NI. Exometabolites of some anaerobic microorganisms of human microflora. Biomedicinskaya Khimiya. 2011;57(1):95–105. doi: 10.18097/PBMC20115701095 EDN: NDBDRH
  28. Parcheta M, Świsłocka R, Świderski G, et al. Spectroscopic characterization and antioxidant properties of mandelic acid and its derivatives in a theoretical and experimental approach. Materials (Basel). 2022;15(15):5413. doi: 10.3390/ma15155413 EDN: XBQMZL

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».