Лакто бифидобактерии: Лакто- и бифидобактерии. Что искать в составе полезных йогуртов?

Содержание

Препараты и лекарства с действующим веществом Бифидобактерии + Лактобактерии

Препараты с действующим веществом Бифидобактерии + Лактобактерии (МНН) купить в Москве по низким ценам в интернет аптеке, каталог цен {{/if}} {{each list}} ${this} {{if isGorzdrav}}

Удалить

{{/if}} {{/each}} {{/if}}

Бифидобактерии + Лактобактерии

Показать 22 товаров

Лекарства на основе Бифидобактерии + Лактобактерии

Сортировать: 

Выгодное предложение
Доставляем

Линекс капсулы 16 шт

САНДОЗ

Словения

Бифидобактерии + Лактобактерии

Выгодное предложение
Доставляем

Линекс капсулы 32 шт

САНДОЗ

Словения

Бифидобактерии + Лактобактерии

{{else}}

Список аптек пуст

{{/if}}

Эксперт БФУ рассказал о роли и месте пробиотиков в профилактике и лечении коронавируса

Формирование иммунитета человека происходит в кишечнике, именно по этой причине важно поддерживать в нем нормальную микрофлору. Когда человек неправильно питается или принимает лекарства, баланс микроорганизмов в организме нарушается. Тогда врачи назначают пробиотики. Для чего они нужны, какие виды существуют и как они работают, рассказал kantiana.ru доцент кафедры терапии медицинского института БФУ им. И. Канта, кандидат медицинских наук, врач гастроэнтеролог, терапевт высшей категории Валерий Бут-Гусаим.

— Валерий Иванович, расскажите, пожалуйста, что такое пробиотики?

— Пробиотики – это полезные бактерии, которые нормализуют работу кишечника и отвечают за реакцию иммунитета на патогенные микроорганизмы. Пробиотиковые препараты содержат различные штаммы бактерий. Большинство пробиотиков-бактерий относятся к двум родам: лактобактерии (лат. Lactobacillus) и бифидобактерии (лат. Bifidobacterium), хотя надо знать, что существует много других видов бактерий-пробиотиков.

— Что такое бифидобактерии и лактобактерии?

— Бифидобактерии — род грамположительных анаэробных бактерий, представляющих собой слегка изогнутые палочки длиной 2—5 мкм, иногда ветвящиеся на концах. Бифидобактерии составляют 80—90 % кишечной флоры детей, находящихся на грудном вскармливании. Присутствие бифидобактерий в кишечнике полезно для ребёнка, так как бифидобактерии подавляют развитие различных гнилостных и болезнетворных микроорганизмов, способствуют перевариванию углеводов. По окончании молочного вскармливания бифидофлора сменяется обычной кишечной микрофлорой, характерной для взрослых организмов. Живую культуру бифидобактерий используют для изготовления лекарственных препаратов, используемых для нормализации микрофлоры кишечника и противодиарейной терапии.

По утверждению производителей, живые бифидобактерии обладают высокой антагонистической активностью (совокупностью защитных свойств) против широкого спектра патогенных и условно-патогенных микроорганизмов кишечника (включая стафилококки, протеев, энтеропатогенную кишечную палочку, шигеллы, некоторые дрожжеподобные грибы), восстанавливают равновесие кишечной и влагалищной микрофлоры, нормализуют пищеварительную и защитную функции кишечника, активизируют обменные процессы, повышают неспецифическую резистентность организма.

Лактобактерии – это грамположительные, факультативно анаэробные или микроаэрофильные бактерии из семейства Lactobacillaceae. Микроорганизмы обладают способностью превращать лактозу и прочие углеводы в молочную кислоту. Большинство из бактерий непатогенные, принимают активное участие в процессах пищеварения в ЖКТ человека. В норме присутствуют лактобактерии в мазке из влагалища и кишечной флоре, где и составляют значительную часть микрофлоры.

Бифидо — и Лактобактерии относятся к классу бацилл, типу фирмикуты. Микроорганизмы принимают активное участие в процессах пищеварения, разложении растений, продукции молочной кислоты. Некоторые виды применяют в пищевой промышленности для производства сыров, йогуртов и кефира, при засолке овощей, брожении силоса (корм для животных). В медицине молочнокислые бактерии входят в состав лекарств-пробиотиков.

—Понятно, что есть лекарственные препараты группы пробиотиков. А расскажите пожалуйста подробнее о том, какие есть природные источники пробиотиков?

— Источниками пребиотиков являются молочные продукты, хлеб, крупы, горох, кукурузные хлопья, чеснок, бананы, репчатый лук, фасоль и некоторые другие виды продуктов. Одним из самых популярных продуктов, который обеспечивает потребление пробиотиков, является йогурт. Помимо этого, их источниками являются: большинство молочных продуктов, например, сыр, кефир, творог, пахта. Есть еще несколько примеров пробиотиков: квашеная капуста, маринованные огурцы, хлеб, вино, соевый соус.

— Если мы говорим о препаратах пробиотиков, то по какому принципу нужно их подбирать?

— Очень важно правильно подобрать оптимальный пробиотик для лечения конкретного состояния. Для подбора пробиотика можно пользоваться следующими простыми правилами:

1. При подозрении на бактериальное поражение кишечника (острое или хроническое) рекомендуется принимать комплексные препараты, содержащие лактобактерии и бифидобактерии одновременно (например, Бактериобаланс, Бифидин, Линекс и др.).
2. При подозрении на вирусное поражение кишечника (острое или хроническое) рекомендуется принимать препараты, содержащие лактобактерии (например, Лактобактерин, Наринэ, Биобактон, Примадофилус и др.).
3. При подозрении на грибковое поражение кишечника и половых органов (кандидоз кишки и влагалища) рекомендуется принимать препараты, содержащие бифидобактерии (например, Пробиформ, Биовестин, Бифидумбактерин и др.).

 При терапии дисбактериоза кишечника рекомендуется сначала пить препараты с лактобактериями, затем с бифидобактериями и только после этого с колибактериями (например, Колибактерин). Можно начинать прием сразу комплексных препаратов, одновременно содержащих бифидобактерии и лактобактерии.

— В каких еще случаях нужно вспомнить о пробиотиках?

— В настоящее время пробиотики наиболее часто назначают при лечении следующих заболеваний и состояний:

1. Инфекционная диарея, вызванная ротавирусной инфекцией, в том числе у младенцев и маленьких детей — штаммы лактобактерий видов Lactobacillus rhamnosus и Lactobacillus casei.
2. Синдром раздраженного кишечника — пробиотические штаммы молочнокислых бактерий Bifidobacterium infantis и Lactobacillus plantarum и грибки Sacchromyces boulardii, а также комбинация пробиотиков могут помочь с налаживанием дефекации.

3. Антибиотико-ассоциированная диарея — Saccharomyces boulardii могут предотвратить рецидивы наиболее опасных и наиболее часто встречающихся антибиотико-ассоциированных диарей, вызванных Clostridium difficile.
Помимо этого врач-гастроэнтеролог может назначить пробиотики при жалобах пациента на нарушение стула, колики и частые вздутие и метеоризм, ощущение тяжести в желудке.

— Есть ли противопоказания у пробиотиков?

— Противопоказания к применению пробиотиков включают в себя достаточно немного состояний, так как в целом данные препараты являются практически безвредными. Перед использованием пробиотиков необходимо учитывать срок годности и правила его хранения. Этот нюанс обязателен, так как по истечении срока любой препарат утрачивает свои целебные свойства и может привести к непредвиденным последствиям. Противопоказания к применению пробиотиков также предусматривают их применение во время беременности и малышами, так как не каждое средство разрешено в такой период времени.

Не стоит забывать об индивидуальных особенностях организма, ведь у человека может быть аллергия на некоторые компоненты пробиотика, которые входят в его состав. В результате повышается риск развития аллергической реакции, проявляющейся высыпаниями, отечностью и головокружением. Еще одной группой противопоказаний являются иммунодефицитные состояния, такие как СПИД, ВИЧ, онкологическое поражение кровеносной и лимфатической системы, что ведет к повышению вероятности инфицирования организма.

— Есть ли какие-то актуальные новости о пробиотиках в связи с коронавирусом?

— Недавние исследования состава и функций микробиома человека вызвали большой интерес к цели применения и разработки пробиотиков для предотвращения коронавирусной инфекции. Однако вопрос о свойствах пробиотических микроорганизмов, который необходимо подчеркнуть для профилактики или выбора лечения этой конкретной патологии, остается открытым. Большинство обычно используемых пробиотических бактерий представляют собой виды Lactobacillus и Bifidobacterium. Однако их пробиотические эффекты обладают специфичностью штамма, что, очевидно, влияет на их биологическую активность. Применение пробиотиков для профилактики и лечения коронавирусной инфекции может быть эффективным, что было продемонстрировано результатами некоторых исследований.

В целях укрепления иммунитета против инфекций рекомендованы к применению физиологичные пробиотики — сочетание активных культур бифидо- и пропионовокислых бактерий, т.к. указанная комбинация пробиотических микроорганизмов (Bifidobacterium longum B379M + Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii KM-186) помимо повышенной иммуномодулирующей активности обладает выраженным синергизмом (эффект взаимоусиления) в плане антибиотического и антимутагенного действия.

Пробиотики могут блокировать прикрепление вируса также посредством процесса конкуренции за определенные точки приложения. Восстановление слизистой оболочки усиливается за счет способности муцина (основного компонента секрета слизистых желез) предотвращать прикрепление вируса к эпителиальным клеткам и подавлять размножение вируса.

Бифидобактерии (Лактобактерии) — описание ингредиента, инструкция по применению, показания и противопоказания

Описание бифидобактерий

Бифидобактерии – это группа грамположительных анаэробных бактерий. Они входят в состав полезной микрофлоры кишечника человека, представленной большими сообществами микроорганизмов, которые живут в симбиозе со своим носителем. Микробы данного вида представляют собой немного изогнутые палочки, не образующие спор. Без них невозможно полноценное функционирование организма. Их дефицит приводит к развитию дисбактериоза.

Роль в организме человека

Микрофлора кишечника грудного ребенка почти на 90% состоит из бифидобактерий. По мере грудного вскармливания бифидофлора заменяется стандартной кишечной флорой, которая характерна для взрослых организмов и состоит из нескольких сотен видов бактерий. Самые значимые и изученные – лактобактерии, бифидобактерии, палочка кишечная. 

Вместе с другими представителями кишечной микрофлоры бифидобактерии выполняют очень важные функции в организме человека:

  • защищают кишечник от проникновения и размножения болезнетворных микробов, препятствуя их проникновению во внутреннюю среду организма;
  • синтезируют аминокислоты, белки, некоторые витамины – K, B₁, B₂, B₅, B₃, B₆, B₉;
  • улучшают всасывание через кишечные стенки витамина D, ионов железа и кальция;
  • принимают участие в утилизации пищевых субстратов;
  • активизируют пристеночное пищеварение;
  • нормализуют расщепление и усвоение белков, жиров, минералов.
Внимание! Каловые массы человека почти на 70% образованы из погибших бактерий. Процессы их роста, размножения и гибели не прерываются. Бактерии проникают в организм младенца сразу после рождения вместе с материнским молоком и постепенно заселяют весь кишечник, постоянно обновляясь.

Бифидобактерии обитают в тонкой и толстой кишке. В норме, их количество составляет 108–1011 КОЕ/г. 

Фармакологические свойства

Живые культуры бифидобактерий выпускаются в форме лекарственных препаратов для восстановления кишечной микрофлоры и лечения диареи. Они:

  • характеризуются высокой активностью против многих патогенных и условно-патогенных микробов;
  • нормализуют баланс кишечной и влагалищной микрофлоры;
  • восстанавливают пищеварительные функции;
  • активизируют обменные процессы;
  • повышают сопротивляемость организма негативным факторам.


Признаки недостатка

Недостаток бифидобактерий в микрофлоре кишечника чреват развитием дисбактериоза. При дефиците полезной флоры активизируется патогенная, нарушается усвоение белков, углеводов и жиров. Происходит ослабление сокращений стенок кишечника, в результате замедляется продвижение пищевого субстрата и каловых масс в сторону анального отверстия. В связи с этим возникают запоры, периодически сменяющиеся диареей. 

При длительном застое каловых масс развиваются кишечные инфекции, возрастает риск аллергических реакций. Могут воспалиться желудок и 12-перстная кишка. Снижается иммунитет. Все это сопровождается отрыжкой, неприятным запахом изо рта, слабостью, снижением интеллектуальной активности, частыми болезнями.

Внимание! О дисбактериозе у новорожденного свидетельствуют кишечные колики, вздутие живота, частые срыгивания, нарушенный стул, недостаточное прибавление веса, капризность, отсутствие аппетита, низкое качество сна.

Пищевые источники бифидобактерий

Бифидобактерии можно получить из следующих продуктов:

  • биокефир;
  • натуральный йогурт;
  • натуральный творог;
  • ацидофильные напитки – простокваша, молоко;
  • обогащенные соевые продукты – мисо, соевое молоко.
Внимание! Выпускаются специальные закваски с живыми бифидо- и лактобактериями. Из них можно делать обогащенный домашний кефир, йогурт, творог.


Правила применения

Препараты с бифидобактериями принимают по инструкции. Но пить добавки и употреблять обогащенные полезными микроорганизмами продукты недостаточно. 

Во-первых, нужно исключить все негативные факторы, которые спровоцировали дисбактериоз – прием антибиотиков, продолжительная диарея, отравление, длительная болезнь, другие. 

Во-вторых, следует придерживаться специальной диеты. Она заключается в щадящем питании. Из рациона исключаются все острые, кислые, пряные, дрожжевые и копченые блюда, свежие овощи, алкоголь, сладости, чай, кофе, пшено, неочищенный рис, полуфабрикаты, кислые фрукты. 

Меню составляется на основе каш и тушеных (отварных) овощей, парового или тушеного мяса, птицы, рыбы, яиц, макаронных изделий, легких первых блюд. Из напитков разрешены травяные отвары, кисель, компоты. В обязательном порядке употребляются кисломолочные продукты с культурами живых бактерий.

Израильские ученые: пробиотики не несут практически никакой пользы

  • Джеймс Галлахер
  • Обозреватель Би-би-си по вопросам науки

Автор фото, Getty Images

Группа израильских ученых пришла к выводу, что продукты, обогащенные пробиотиками — биологически активными добавками, содержащими живые микрокультуры, — на самом деле практически бесполезны.

Они провели одно из наиболее детальных исследований того, что происходит с организмом человека при употреблении пробиотиков.

Широко рекламируемые пробиотики считаются полезными для желудочно-кишечного тракта, но результаты исследования показали, что они либо оказывают слабый эффект на организм, либо вообще никакого.

Исследователи пришли к выводу, что в будущем пробиотики нужно будет адаптировать к потребностям конкретного потребителя.

Команда ученых из Института имени Вейцмана составила коктейль из пробиотиков, использовав 11 бактерий, включая лактобациллы и бифидобактерии. Полученный коктейль давали 25 добровольцам на протяжении месяца.

Затем у участников экспериментов под наркозом взяли пробы из различных участков желудка, а также толстого и тонкого кишечника.

Ученые проверяли, где бактерии успешно образовали колонии, и привело ли это к каким-либо изменениям в активности кишечника.

Результаты, опубликованные в журнале Cell, показывают, что в половине случаев поступившие в организм с пищей полезные бактерии незамедлительно покинули его естественным путем.

В остальных случаях они задерживались в организме ненадолго.

Человек и микробы

  • Мы в большей степени микробы, нежели люди; если посчитать все клетки в теле человека, то окажется, что лишь 43% из них — человеческие
  • Остальное — это микробиом человека, который включает бактерии, вирусы, грибы и одноклеточные археи
  • Геном человека состоит из 20 тысяч генов
  • Если сложить вместе все гены, составляющие микробиом человека, получится число в диапазоне от 2 млн до 20 млн
  • Это — так называемый второй геном, и от него зависит склонность к болезням, включая аллергии, ожирение, воспаление кишечника, болезнь Паркинсона. Также он влияет на усвоение противораковых препаратов, на развитие депрессии и возникновение аутизма

Стенки кишечника служат домом для триллионов бактерий, и у каждого человека их набор уникален.

По словам профессора Эрана Элинава, было бы ошибкой надеяться, что «универсальные» пробиотики окажутся одинаково эффективны для всех.

«В этом смысле покупка пробиотиков в супермаркете — без индивидуализации, без адаптации к потребностям организма-хозяина или хотя бы части популяции, довольно бессмысленна», — говорит ученый.

Исследователи также провели эксперимент с воздействием пробиотиков на организм после приема курса антибиотиков, которые убивают как полезные, так и вредные бактерии.

Результаты эксперимента показали, что в таких случаях возникают задержки в восстановлении здоровых бактерий.

«Вопреки устоявшемуся мнению, что пробиотики безвредны, эксперимент выявил новый потенциальный побочный эффект употребления пробиотиков с антибиотиками, который может иметь долгосрочные последствия», — говорит Элинав.

В то же время доказана польза пробиотиков в некоторых случаях: например, они способствуют защите недоношенных детей от некротизирующего энтероколита.

И это дает поле для надежды на то, что понимание сложных взаимоотношений микробиома с человеческим организмом позволит разработать новые методики лечения болезней.

Профессор Тревор Лоули из британского Института Сенгера не удивлен результатами исследования своих израильских коллег.

«Пробиотики открыты уже давно, и они подвергаются все более скрупулезному анализу. Эти исследования — новаторские, и их результаты требуют подтверждения. У кишечника есть естественное свойство блокировать образование колоний бактерий, и мы должны найти способ обойти это», — говорит ученый.

Про Пробиотики. Разбираемся какую бактерию выбрать


 

К выбору пробиотика стоит подходить максимально серьезно. При современном темпе жизни, постоянных стрессах и несбалансированном питании особое внимание необходимо уделить поддержанию нормальной микрофлоры кишечника. В этом помогают пробиотики (от греч. προ – «для», «ради» + βίος – «жизнь») – класс полезных для человека микроорганизмов (бактерий и дрожжей), а также продуктов их жизнедеятельности.

Пробиотики используются в лечебных целях при целом ряде заболеваний, а также для профилактики болезней желудочно-кишечного тракта и поддержания общего здоровья.

 

! Бактерии, обитающие в организме человека, по своей численности превосходят количество клеток приблизительно в 10 раз. При этом большая часть из них располагается в кишечнике. Множество микроорганизмов из представленных в органах не только не вызывают опасность для здоровья, но и, наоборот, положительно влияют на самочувствие и работу некоторых систем организма. Так, бактерии могут способствовать снижению веса, улучшению работы иммунной системы, улучшению состояния кожи и предотвращать развитие некоторых заболеваний.

 

Пробиотики относятся к числу дружественных бактерий. Их часто добавляют в рацион в качестве добавок для улучшения состояния здоровья. Подобный эффект обусловлен тем, что при увеличении количества пробиотиков улучшается состояние микрофлоры кишечника, что положительно отражается на работе всех систем организма.  В связи с этим мы рассмотрим основные полезные свойства этих добавок и возможные побочные эффекты от их употребления.

 

 

Что нужно знать о пробиотиках

Пробиотики представляют собой живые микроорганизмы, ежедневное потребление которых в качестве пищевой добавки может положительно отразиться на состоянии здоровья. Чаще всего соответствующие добавки содержат определенные виды бактерий. Однако в некоторых случаях в состав пробиотиков могут включаться специальные дрожжи.

Самым распространенным источником пробиотиков являются пищевые добавки. Однако эти полезные вещества также можно получить при включении в рацион продуктов, которые были приготовлены при помощи бактериальной ферментации.

 

Среди натуральных продуктов, содержащих пробиотики, выделяют:

  • йогурт
  • кефир
  • квашенную капусту
  • темпе
  • кимчи


Пробиотические добавки нередко путают с пребиотиками. Однако последние представляют собой полезные питательные вещества, которые предназначены для улучшения питания микроорганизмов, которые уже располагаются в кишечнике.

Полезными свойствами обладают свыше нескольких десятков пробиотических бактерий. Однако самые распространенные из них относятся к группам Bifidobacterium и Lactobacillus, каждая из которых включает множество видов и штаммов.

Важно обратить внимание, что разные бактерии по-разному воздействуют на работу систем организма. Поэтому процесс подбора пробиотиков очень важен. Сегодня выделяют мультипробиотики, которые подразумевают наличие сразу нескольких видов полезных веществ в одной добавке, и обычные пробиотики, содержащие элементы одной группы.

 

 

Треккер нутриентов поможет найти пробиотики

 

Если вы хотите быстро и легко узнать топ продуктов содержащих пробиотики, или хотите узнать весь состав вашего приема пищи, тогда попробуйте мобильное приложение PREPRO.

Кроме того что там можно составлять планы питания и проверять каких витаминов и минералов не хватает в вашем рационе, там есть замечательная функция, которая ищет среди продуктов и добавок все что, например, содержит пробиотики.

 

 

 

Познакомиться с приложением можно на сайте

 

 

 

 

Каждый вид пробиотиков может по-разному влиять на организм

 

 

Кишечный микробиом, который также известен как микрофлора кишечника, состоит из огромного количества бактерий. Так, в толстой кишке содержится свыше миллиарда бактерий, которые относятся более чем к 500 видам.

Пробиотические добавки, которые могут положительно влиять на состояние здоровья, разделяют в зависимости от штаммов – Saccharomyces, Lactobacillus и Bifidobacterium. Это связано с тем, что каждый вид бактерий оказывает на организм определенное влияние. Так, одни бактерии более эффективны при лечении различных заболеваний, в то время как другие могут использоваться для достижения конкретных целей, таких как снижение веса.

Как сообщают врачи, использование правильно подобранных пробиотиков позволяет добиться большего успеха при лечении заболеваний и расстройств, чем использование комплексных добавок. Однако данное утверждение актуально только при подборе необходимого количества бактерий.
 

! Количество пробиотиков, как правило, определяется в колониеобразующих единицах (KOE). При этом, чем больше их количество, тем выше эффективность потребления добавок. Несмотря на это, некоторые пробиотики демонстрируют более высокие результаты в количестве от 1-го до 2-х миллиардов KOE, в то время как для достижения необходимого эффекта от других может потребоваться не менее 20-ти миллиардов KOE.


Употребление чрезвычайно высоких объемов пробиотиков не представляет опасности для человеческого организма, но при этом не обеспечивает усиления положительных эффектов.
 

 

Функции и важность пробиотиков в организме. Проблемы, связанные с их дефицитом

 

От правильного выбора пробиотика зависит общее состояние организма. Особого внимания заслуживает необходимость применения пробиотиков для предупреждения дисбактериозов, во время инфекционных заболеваний и лечения антибиотиками. Но стоит также помнить, что пробиотики – это не лекарственное, а в первую очередь профилактическое средство.

Бытует мнение, что употребление пробиотиков оказывает положительное влияние на общее состояние кишечника. Это мнение правильное, но несколько ограниченное. Употребление пробиотиков не только помогает улучшить микрофлору кишечника, но и существенно отражается на моторике (регулярности сокращений) желудочно-кишечного тракта.

 

Кроме того, пробиотики способны корректировать гипертонию, оптимизировать чувствительность к инсулину, предотвращать риск рака внутри и вне желудочно-кишечного тракта (пробиотические организмы могут связываться с потенциальными канцерогенами, способствуя их удалению).

Таким образом, употребление пробиотиков положительно сказывается на иммуномодулирующей (для иммунитета), инфекционно-профилактической (защита от инфекций) и сердечно-сосудистой деятельности.

 

Что же происходит в организме человека, принимающего пробиотики:


 
  • Пробиотики содействуют процессу пищеварения, а также нормализуют моторику и перистальтику кишечника (сокращения стенок, благодаря которым происходит перемещение его содержимого).
  • Пробиотики частично питаются токсическими для человека веществами. При отсутствии пробиотиков эти вещества приводят к воспалению стенок кишечника и интоксикации организма.
  • Пробиотики поддерживают гомеостаз (стабильность здоровья) человека, синтезируя ряд полезных веществ: витамин К, биотин, тиамин, цианокобаламин (витамин В12).
  • Пробиотики синтезируют ряд гормоноподобных веществ и нейротрансмиттеров. Так, большая часть серотонина, «гормона счастья», поступает в кровь именно из кишечника.
  • Пробиотики играют важную роль в коррекции уровня холестерина в крови, путем расщепления желчных кислот. Поддержание нормального уровня холестерина является необходимым фактором для снижения риска развития сердечно-сосудистых заболеваний.
  • Пробиотики синтезируют незаменимые аминокислоты, запаса которых в организме хватает на несколько дней. После их истощения наступает дефицит белка, что приводит к расходованию белка из печени, крови и других органов, на которых это не может не отразиться впоследствии.
  • Пробиотики изменяют кишечную среду, таким образом, чтобы она стала неблагоприятной для организмов , вызывающих приступы колита.
  • Пробиотики нормализуют микрофлору кишечника и способствуют восстановлению нормального цикла обмена веществ.

 

Особое внимание заслуживает связь пробиотиков и иммунитета.


 

Важно помнить, что весь иммунитет человека формируется именно в кишечнике. И тут важность пробиотиков выходит на первый план. Есть множество исследований где доказана взаимосвязь здоровой флоры кишечника и сниженного количества респираторных заболеваний.

 

 

Что такое живые бактерии и как они обозначаются на упаковке. Зачем указывают конкретный штамм

 

 

Пробиотиками называют лишь часть бактерий. Остальные бактерии при попадании в организм в большинстве случаев пройдут транзитом через желудочно-кишечный тракт, а некоторые могут привести к возникновению расстройств или болезней.

Живыми бактериями называют те микроорганизмы, которые содержатся в молочнокислых продуктах, дрожжевом хлебе, квасе и пиве. Все перечисленные продукты для того, чтобы сохранить пробиотики, готовятся с избеганием нагревания и добавления чрезмерного количества консервантов. Так, в пастеризованном молоке или пиве живых бактерий не может быть априори, поскольку нагревание до 70°С просто убило их.

Основное количество живых бактерий содержится в молочных продуктах. В прошлом веке лауреат Нобелевской премии Мечников обнаружил, что в сметане содержатся бактерии аналогичные живущим в кишечнике – лактобактерии. Это открытие стало толчком к разработке биологических добавок с пробиотиками.

Касательно молока, пива и кваса существует простое правило как отличить полезный продукт от обычного набора углеводов. Для этого нужно всего лишь посмотреть на упаковку и ответить «да» на три вопроса:

  • написано ли на упаковке, что 1 мл продукта содержит не менее 1 млн живых бактерий?
  • не превышает ли указанный срок годности продукта 14 дней (именно столько живут полезные бактерии)?
  • рекомендуется ли хранение в диапазоне от 4°С до 8°С?

Маркировка штамма бактерии имеет большое значение для людей с повышенной индивидуальной чувствительностью. В этом случае, можно заменить один продукт на другой без вреда здоровью.

 

 

Пробиотики, помогающие избавиться от запора

 

Такое состояние как запор характеризуется сложностью прохождений каловых масс и редкими походами в туалет. Каждый человек периодически сталкивается с данной проблемой. Однако у некоторых она обретает хронический характер. Чаще всего подобному риску подвержены лица пожилого возраста и пациенты, редко встающие с кровати. Но в некоторых случаях хронический запор может развиваться и у маленьких детей. Запор также может быть последствием некоторых заболеваний, таких как СРК.

В большинстве случаев для лечения данного состояния используют слабительные препараты и средства для смягчения стула. Однако в последние несколько лет врачи начали использовать альтернативный метод – включение в рацион пробиотиков. Этот метод связан с тем, что добавление определенных пробиотических штаммов позволяет уменьшить запор, как у взрослых, так и у детей.
 

При проведении исследования ученые выяснили, что бактерии lactis при постоянном потреблении лицами с СРК способствуют улучшению состояния больных и устранению запоров. Помимо этого, бактерии данного типа снизили количество отрыжки, ощущение тяжести после приема пищи и устранили такой эффект как вздутие живота.


Подобное воздействие также способны оказывать пробиотические добавки, содержащие бактерии B.longum , S.cerevisiae и комбинацию L.plantarum, L.rhamnosus, L.acidophilus, L.reuteri и B.animalis.

 

 

Пробиотические добавки от диареи

 

 

Диарея – это состояние, которое характеризуется частыми испражнениями. У некоторых людей оно с течением времени может перерасти в хроническое.

В результате проведения исследований ученые выяснили, что пробиотики способны снизить частоту испражнений во время диареи при условии, что данное состояние было вызвано инфекцией, отравлением или гастроэнтеритом, который также известен как «желудочный грипп». Так, обзор 34-х экспериментов показал, что регулярный прием пробиотиков позволяет снизить риск диареи в среднем на 34 процента.

Наиболее эффективными штаммами для лечения данного состояния оказались Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus и  Lactobacillus rhamnosus GG.

 

! Примечательно, что применение антибиотиков может стать причиной диареи. При уничтожении опасных бактерий этот тип лекарственных препаратов также уничтожает и полезные бактерии. Это, в свою очередь, приводит к изменению бактериального баланса и развитию воспалений, что может стать причиной диареи. Однако прием пробиотиков во время лечения некоторых заболеваний может предотвратить подобное последствие, вызванное антибиотикотерапией

 

Анализ 82-х экспериментов показал, что регулярное включение в рацион пробиотиков снижает риск развития диареи на 42 процента при лечении заболеваний антибиотиками.  Но при этом наиболее эффективные штаммы бактерий не были выявлены.


В некоторых случаях запор или диарея могут быть связаны с СРК. Для лечения этих состояний врачи рекомендуют использовать такие штаммы пробиотиков как комбинация Lactobacillus и Bifidobacterium, а также отдельно взятые B.coagulans и S.boulardii.

 

 

Пробиотики, способные устранить некоторые симптомы СРК

 

Иногда СРК не сопровождается изменением консистенции и частоты испражнений. Вместо этих симптомов люди сталкиваются с такими состояниями как вздутие живота, повышенное газообразование, тошнота и регулярные болевые ощущения в нижней части живота.

Анализ результатов 19-ти исследований показал, что, несмотря на сообщения об исчезновении симптомов СРК при приеме пробиотиков, некоторые люди не испытывали никаких улучшений. Поэтому ученым не удалось точно установить, какие из штаммов эффективны при лечении СРК.


При этом стоит отметить, что у каждого человека СРК протекает по-разному и сопровождается отличающимися друг от друга состояниями. Поэтому прием пробиотиков может помочь лишь некоторым людям. Так, в рамках одного из экспериментов было установлено, что бактерии S.cerevisiae предотвращали образование запоров, однако не устраняли болевые ощущения в области живота.

В другом исследовании участникам, у которых СРК сопровождался диареей, добавки Streptococcus, Lactobacillus и Bifidobacterium позволили устранить вздутие живота, но не изменили частоту и состояние стула. В последующих экспериментах пробиотики уменьшили боли при вздутии живота. Однако подобный эффект, по заявлению ученых, был связан с увеличением количества мелатонина в крови, который используется для нормализации пищеварительной функции.

 

 

Пробиотики, способствующие снижению веса

 

 

В последние несколько лет появляются доказательства, что баланс бактерий в кишечнике способен оказывать влияние на вес. При этом ученые сообщают, что прием пробиотиков может способствовать снижению веса и, как следствие, улучшать состояние здоровья.

Эксперименты, проводимые с участием животных и людей, демонстрируют что определенные виды бактерий, способные снижать количество усваиваемых калорий и жира. Это, в свою очередь, может приводить к снижению массы тела и избавлению от лишних килограммов.

Исследования

Согласно результатам исследований, проводимых в 2014-ом году, самыми эффективными штаммами для снижения жировой прослойки являются комбинация Lactobacillus rhamnosus и Bifidobacterium lactis, а также Lactobacillus gasseri и Lactobacillus rhamnosus.

 

! В рамках одного из экспериментов мужчины, страдающие от ожирения, ежедневно принимали L. gasseri на протяжении 12-ти недель. Это позволило им снизить уровень жировой прослойки на 8,5 процента. При этом потребление такого же количества женщинами обеспечило потерю около 16-ти процентов жира. Более того, участники эксперимента продолжали терять лишние килограммы даже во время поддерживающей фазы.

 

Согласно исследовательским данным, включение в рацион пробиотических добавок может существенно ограничить набор веса даже при потреблении большого количества калорий. Так, в рамках эксперимента продолжительностью в 4 недели, молодые люди, принимавшие пробиотики и потреблявшие на 1000 калорий в день больше нормы, набрали меньше лишнего веса, чем группа, принимавшая плацебо.


Но из-за того, что большая часть экспериментов, проводимых в данном направлении, не позволила добиться высоких результатов, ученые сообщили, что нельзя сделать какой-либо вывод. Поэтому для подтверждения эффективности потребления пробиотиков с целью потери веса необходимо проведение дополнительных исследований.

 

 

Пробиотики, влияющие на работу мозга

 

Исследователи утверждают, что существует тесная связь между состоянием микрофлоры кишечника и качеством работы головного мозга. Это связано с тем, что бактерии, располагающиеся в толстой кишке, отвечают за ферментацию жирных кислот с короткой цепью. Микроэлементы, получаемые вследствие данной обработки,  могут улучшать работу нервной системы и мозга.

Исследования

Анализ результатов 38-ми исследований с участием животных и людей продемонстрировал, что определенные типы пробиотических добавок могут способствовать устранению тревоги, снижению уровня депрессии, симптомов аутизма, а также оказывать положительное влияние на память. К числу самых эффективных штаммов, позволяющих добиться подобных результатов, исследователи отнесли Bifidobacterium breve, Lactobacillus rhamnosus, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum и Lactobacillus helveticus.


При этом исследователи отметили, что эффективность указанных выше пробиотиков наблюдалась как при обыкновенном чувстве тревоги, вызванном вполне объяснимыми факторами, так и при генерализованной тревоге. В рамках одного из исследований ученые выяснили, что прием пробиотиков позволял снизить уровень стресса у онкологически больных на 48 процентов.

Во время изучения влияния пробиотических добавок на настроение исследователи выяснили, что регулярный их прием позволяет избавиться от грусти людям, страдающим от хронической усталости. Помимо этого, употребление пробиотиков может улучшить настроение у людей, страдающих от депрессии и серьезных депрессивных расстройств. При этом наиболее высокой эффективностью обладают L. acidophilus, L. casei и B. bifidum.
 

 

Пробиотические добавки для улучшения здоровья сердца

 

 

Регулярное потребление определенных видов пробиотиков может существенно снизить вероятность развития заболеваний сердца. Этот эффект подтверждается результатами ряда научных исследований. Так, при включении в рацион пробиотических добавок в рамках экспериментов ученые наблюдали снижение уровня «вредного» холестерина и повышение количества «полезного» холестерина. Соответствующий эффект обеспечивался во время употребления таких штаммов как Lactobacillus reuteri, Lactobacillus acidophilus и Bifidobacterium longum.

Исследования

Анализ результатов 14-ти экспериментов показал, что указанные выше пробиотические добавки приводят к снижению уровня ЛПНП, триглицеридов и незначительному увеличению ЛПВП.


Нередко исследователи также связывают употребление пробиотиков с понижением уровня кровяного давления. Обзор результатов 9-ти экспериментов показал, что употребление 10-ти миллиардов КОЕ на протяжении 8-ти недель обеспечило значительное снижение артериального давления и приведение его показателей к норме.

 

 

Пробиотики для улучшения работы иммунной системы

 

Согласно результатам многочисленных исследований, пробиотические добавки Bifidobacterium longum, Lactobacillus GG, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus crispatus и Bifidobacterium bifidum, оказывая положительное влияние на микрофлору кишечника, улучшают защитные функции организма. В некоторых случаях они позволяют снизить симптомы инфекционных заболеваний, аллергии и даже некоторых видов рака. Помимо этого, при использовании упомянутых выше бактерий снижается риск экземы у детей и инфекции мочевыводящих путей у женщин. Также было установлено, что пробиотики могут снижать уровень воспаления, которое является причиной развития ряда заболеваний.
 

! В рамках одного из экспериментов лица пожилого возраста принимали мультипробиотики, в составе которых находились Bifidobacterium longum, Lactobacillus gasseri и Bifidobacterium bifidum, на протяжении трех недель. После завершения приема их воспалительные маркеры уменьшились, а противовоспалительные, наоборот, увеличились. Более того, баланс кишечных бактерий в их организме достиг уровня, идентичного тому, который наблюдается у молодых и здоровых людей.


Определенные штаммы пробиотиков также могут предотвратить воспаление десен, или гингивит. Этот результат был получен при проведении 14-дневного исследования, в котором принимали участие взрослые, воздерживающиеся от чистки зубов и ежедневно принимавшие Lactobacillus brevis.

 

 

Пробиотики общеукрепляющего действия

 

 

Пробиотические добавки можно принимать не только для достижения определенных целей, но и для улучшения состояния организма. Так, в рамках эксперимента, проводимого с участием взрослых, было установлено, что прием Bifidobacterium bifidum позволяет повысить выработку полезных короткоцепочечных жирных кислот.

Также существует  доказательство, что пробиотики могут замедлить процесс старения и снизить уровень окислительного стресса, способствующего ускоренному старению клеток. Однако подобный эффект возможен исключительно при условии соблюдения сбалансированной диеты.

 

 

Бифидобактерии или Лактобактерии

Бактерии, относящиеся к пробиотикам, согласно классификации ВООЗ от 2002 года, делятся на три группы:

 

Бифидобактерии

Лактобактерии   

Непатогенные энтерококки

  • Bifidobacterium breve
  • Bifidobacterium bifidum
  • Bifidobacterium adolescentis
  • Bifidobacterium longum

 

 

 

  • Lactobacillus plantarum
  • Lactobacillus lactis
  • Lactobacillus gassed
  • Lactobacillus acidophilus
  • Lactobacillus rhamnosus
  • Lactobacillus fermentum
  • Lactobacillus jonsonii

 

 

Увидев на этикетке маркировку с указанными бактериями, можно употреблять продукт с целью поддержания нормальной микрофлоры кишечника, а также профилактики дисбактериоза. Особенно полезно комбинировать еду, содержащую «живые бактерии» со специальными биодобавками.

 

У препаратов, содержащих пробиотики, существует масса классификаций. Одной из самых распространенных является классификация по поколениям пробиотика

 

Поколение пробиотика

Содержание добавки

Сфера применения

I поколение

Как правило, это препараты содержащие всего один штамм бактерий.

Лечение дисбактериоза легкой степени тяжести, профилактика дисбактериоза при применении антибиотиков в таблетках.

II поколение

Самовыводящиеся антагонисты патогенных микроорганизмов. Это споры бактерий и грибов, которые «выдавливают» ненужные бактерии, оставляя место для развития здоровой микрофлоры кишечника.

Неинфекционная диарея, дисбактериоз легкой и средней степени тяжести.

III поколение

Препараты, содержащие несколько штаммов бактерий, а также вещества, усиливающие их эффективность.

Суб — идекомпенсированный дисбактериоз кишечника на фоне применения антибактериальной терапии. Иммунодефицит легкой степени.

IV поколение

Сорбирование, высококонцентрированные препараты пробиотиков.

Тяжелый дисбактериоз, отравления.

 

Выпускаются также и «рекомбинантные» пробиотики. Это продукт генной инженерии. Такие пробиотики содержат бактерии со встроенным геном, отвечающим за усиление нужной характеристики, например, повышен синтез серотонина или витамина К.

 

 

Пробиотики и пребиотики

 

При выборе пробиотика стоит также обратить внимание, входят ли в состав добавки или лекарственного препарата вещества называемые пребиотиками. Пробиотики, как и все живые существа, должны извне получать пищу, которую они будут использовать для обеспечения жизнедеятельности и выработки полезных для человека веществ.

Одной из основных групп питательных веществ для «живых бактерий» является вид углеводов – пребиотики. Пребиотики часто добавляют в биологические добавки, что усиливает их эффект.

Если же в состав выбранного пробиотика не входят пребиотики, это не создаст никаких проблем. Достаточное количество пребиотиков содержится в овощах и фруктах: помидорах, луке, чесноке, бананах, арбузе. Меньшее количество пребиотиков содержится в яблоках, винограде, огурцах. Перечисленные продукты рекомендуется употреблять вместе с пробиотиком для усиления его действия.

 

 

Выбор пробиотика

 

 

При выборе «правильного», полезного пробиотика стоит придерживаться следующих правил:
  • при бактериальных инфекциях желудочно-кишечного тракта, необходимо остановиться на пробиотиках, содержащих комплекс лакто- и бифидобактерий;
  • для лечения вирусного поражении кишечника, самым полезным штамомм будут лактобактерии;
  • при лечении дисбактериоза легкой и средней степени тяжести, необходимо поочередно принимать препараты пробиотиков, в первую очередь с лактобактериями, затем – с бифидобактериями, и наконец, для формирования здоровой флоры кишечника, с непатогенными энтерококками.
  • с профилактической целью рекомендуют применять поочередно бифидо- и лактобактерии.

 

 

Формы выпуска пробиотика

 

При выборе пробиотика необходимо учитывать его лекартвенную форму. В связи с широким распространением и востребованностью пробиотиков, они представлены на рынке в трех основных видах:
 

 

  1. Пробиотики в сухом виде удобно брать в путешествие, отпуск, командировку, их достаточно просто запить водой. Такие пробиотики можно хранить при комнатной температуре в затемненном помещении или просто в ящике. До начала действия сухого пробиотика пройдет от 12 до 24 часов.
  2. При выборе жидкой формы добавки, стоит тщательно проверить герметичность упаковки. Жидкий пробиотик необходимо хранить в холодильнике, при температуре от 4°С до 8°С, как впрочем и любые другие продукты питания, содержащие живые бактерии. Жидкая форма пробиотика начинает действовать через 2-5 минут после приема внутрь. По причине ограниченного срока годности, не стоит заказывать жидкий пробиотик с запасом.
  3. Пробиотики-закваски имеют самую низкую стоимость, но не уступают по эффекту другим формам. На основе заквасок можно самостоятельно приготовить кефир или йогурт в необходимом количестве. Особо популярны формы заквасок в детском питании. Заквасками нельзя вылечить дисбактериоз, но они отлично поддерживают флору кишечника в норме, не давая развиться болезненному состоянию.

Как видно, каждая из лекарственных форм имеет свои преимущества и недостатки. Но разнообразие форм помогает достигнуть желаемого результата в зависимости от индивидуальных потребностей.

 

 

Правила употребления и курсы приема пробиотиков

 

После того, как человек определяется, для чего и в какой форме выбрать пробиотик, необходимо составить курс приема добавки. Общие рекомендации такие:
 

  1. Сухие формы пробиотиков нужно запивать негазированной минеральной водой в количестве 150-200 мл. Порошки необходимо растворять в теплой, до 40°С воде, и тщательно размешивать. При пониженной кислотности желудка, необходимо использовать щелочную минеральную воду.
  2. Приготовленные с помощью пробиотика-закваски кефир и йогурт нужно употребить в пищу максимум через 4 дня после приготовления. Хранить в холодильнике, как и любые молочные продукты.
  3. Детально курс приема пробиотика описан в аннотации к биодобавке. При желании достичь максимального эффекта для здоровья следовать инструкции к применению обязательно.
  4. При лечении хронических болезней кишечника пробиотик принимают до 4 раз в сутки, сухие добавки – за час до еды, жидкие – за 5-10 минут. Курс длится до 3 недель.
  5. При диарее пробиотик употребляют до 6 раз в сутки, курс длится до формирования нормального стула. В среднем, при неинфекционной диарее это до 5 дней.
  6. Таблетки и капсулы обязательно нужно заглатывать целиком, не жуя, не надкусывая и долго не держа в полости рта. Запить водой не менее 100 мл. Таблетки и капсулы выпускаются со специальной стойкой к желудочной кислоте поверхностью, которая легко повреждается. При этом эффект сохраняется, но снижается.

 

Как видно, пробиотики в целом являются полезными и безвредными организмами. Дополнив свой рацион пробиотическими культурами, можно не только нормализировать процессы, происходящие в желудочно-кишечном тракте, но и избежать многих серьезных заболеваний.

 

 

Возможные побочные эффекты от приема пробиотиков

 

 

Прием пробиотических добавок в большинстве случаев не представляет угрозы для человеческого организма. Однако при первом включении их в рацион могут возникать различные побочные эффекты, такие как нарушение пищеварения, повышенное газообразование и дискомфорт в области живота. Через определенный период все эти эффекты исчезнут, а состояние здоровья существенно улучшится.

Но стоит учитывать, что включение в рацион пробиотиков при ослаблении иммунной системы и таких заболевания как ВИЧ и СПИД не рекомендовано, так как может привести к развитию инфекционных заболеваний. Поэтому перед приемом этих добавок в обязательном порядке следует проконсультироваться с лечащим врачом.

 

 

Сравнение комплексов пробиотиков

 

Комплекс  

Дозировка,

миллиардов КОЕ

Бактерия

Доп. состав Форма выпуска
Probiotic-10, Now Foods 25

Лактобактерии

Бифидумбактерии

  Капсулы
Probiotic 30, Healthy Origins 30

Лактобактерии

Бифидумбактерии

  Капсулы
   Acidophilus Bifidus, Now Foods 8

Лактобактерии

Бифидумбактерии

  Капсулы
Advanced 40+ Acidophilus, Solgar 1,5

Лактобактерии

Бифидумбактерии

  Капсулы

 

 

Как быстро выбрать Пробиотики

 

Просто нажмите «Подобрать Пробиотики» и сможете самостоятельно с помощью удобных фильтров найти для себя необходимый вариант

   ПОДОБРАТЬ ПРОБИОТИКИ   

 

Промо-код на скидку:   pro1301

(Действителен до конца месяца на категорию Пробиотики)

 

Если вы не нашли ответов на свои вопросы, и все еще затрудняетесь с выбором, Вы всегда можете обратиться за консультацией фармацевта в онлайн-чат.

 

   ОНЛАЙН ФАРМАЦЕВТ   

 

 

Заключение

 

Нормализация микрофлоры кишечника подразумевает не только употребление пробиотических добавок, но и ряд других действий, таких как соблюдение сбалансированной диеты и регулярные посещения спортивных залов. Несмотря на это, включение в рацион этих пищевых добавок может существенно улучшить состояние организма и работу некоторых систем. Однако их прием может вызвать определенные побочные эффекты. Поэтому перед началом употребления пробиотиков важно проконсультироваться с врачом.

 

🧬 Ничего лишнего. Анализ кала на дисбактериоз: гадаем на кофейной гуще

Кандидат медицинских наук, гастроэнтеролог GMS Clinic Головенко Алексей в своей статье для Нового терапевтического журнала рассказал о кишечной микрофлоре.

Мы прекрасно понимаем: кишечная микрофлора влияет почти на все процессы в нашем организме. К примеру, избыточный рост бактерий в тонкой кишке связывают с развитием розацеа и некоторых других кожных болезней. Более того, если взять у животного с ожирением стул и ввести его в кишечник здоровой особи, у нее тоже разовьется ожирение. Ну а уж понос от антибиотиков или от некоторых продуктов, например молока, очевидно, связан с дисбактериозом.

Конечно, всем нам хочется узнать, как именно нарушился состав кишечных бактерий при появлении проблем с пищеварением? Хорошо бы, если это было так же просто, как сделать «посев на дисбактериоз».

Но есть проблема: три четверти кишечных бактерий не размножаются в питательной среде. Мы можем обнаружить их только по уникальной последовательности их ДНК. Такие тесты — метагеномные исследования — совсем не дешевы и пока используются только с научной целью.

Что же нередко делаем мы? Взяв случайную порцию стула, мы помещаем ее в питательную среду и ждем: не вырастут ли в чашке Петри колонии кое-каких видов бактерий. Нам кажется, что чем хуже размножаются лактобактерии и бифидобактерии, тем сильнее дисбактериоз. Но это самовнушение. Факты говорят об обратном:

  1. Проверяя стул на 15-20 бактерий из стандартного бланка анализа на дисбактериоз, мы игнорируем остальные бактерии. А они важны не меньше, чем лакто- и бифидобактерии. В кишечнике любого человека обитает около 1000 (тысячи!) видов бактерий. Можно ли судить о кишечных «джунглях» только по 20 видам бактерий?
  2. Нормальное содержание бактерий определяли вообще неизвестно как: анализ используется с 1980-х годов, но нигде в литературе не описано: почему исследователи решили, что Энтерококки в содержании 105 КОЭ/г — это норма, а 108 — уже дисбактериоз.
  3. В международной классификации болезней термин «дисбактериоз» не упоминается. А анализ на дисбактериоз нигде, кроме как в России, не применяется. Странно, правда?
  4. Даже если бы этот анализ и правда точно описывал изменения в кишечной микрофлоре, сама процедура исследования далека от совершенства. На то, какие именно бактерии станут размножаться в питательной среде, влияет множество факторов: везли ли баночку со стулом в термосе или кармане пальто, как быстро материал взяли в работу, где в самой лаборатории стоял материал — в холодильнике, у батареи, у окна.

Ну и главное: предположим мы действительно можем убедиться, что у нашего пациента куда-то пропали, скажем, бифидобактерии. Можем ли мы их подселить в кишку? Вряд ли.

Существующие пробиотики, как свидетельствуют исследования, не столько колонизируют кишечник, сколько на время меняют состав уже обитающей в нем микрофлоры. Например, есть исследования, в которых убитый (прокипяченный) пробиотик был так же эффективен, как «живые» полезные бактерии.

Дело в том, что даже лучшие пробиотики все равно содержат совсем не 10 миллиардов бактерий в дозе. При этом огромное их число не дойдет до кишечника — мало кто избежит действия желудочной кислоты. Ну а в кишечнике взрослого человека живет 50 триллионов бактерий. Так что пробиотик, в любом случаев, капля в море. Да, это лучше, чем ничего. Но дать пробиотик мы можем и без дополнительных исследований микрофлоры: мы не можем быть уверены, что в кишке приживутся пробиотики с аптечной полки, а не полезные бактерии, скажем, из квашеной капусты.

В общем, анализ на дисбактериоз никак не помогает выбрать правильное лечение. Если симптомы требуют назначить пробиотик или антибиотик — назначим и без всяких тестов. И не ошибемся. А по двадцати бактериям делать выводы о сложнейшей кишечной микрофлоре — то же, что и гадать на кофейной гуще.

Лактобактерии способны влиять на обмен веществ в организме

Действие лактобактерий, попадающих в организм с йогуртами, оказалось гораздо серьёзнее, чем считалось до сих пор. За время пребывания в кишечнике они успевают не только вытеснить «плохих» собратьев, но и изменить обмен веществ «хороших», и даже повлиять на работу печени.

То, что полезная микрофлора способна влиять на функционирование кишечника, за последние десять лет стало понятно не только ученым, но даже маленьким детям, с той или иной степенью удовольствия поедающим «живые» йогурты. Менее известным является тот факт, что бактерии, содержащиеся в таких продуктах, вовсе не заселяют кишечник и задерживаются там совсем ненадолго.

Тем не менее, по данным швейцарских специалистов, эффект от такого временного подселения гораздо серьёзнее: внедрённые в кишечник лактобактерии способны влиять на обмен веществ, менять среду обитания и даже регулировать работу печени. При этом, несмотря на то, что задерживаются лактобактерии в организме недолго, они успевают заставить организм создать предельно благоприятные для его колонизации условия.

Симбиоз

в широком смысле – все формы тесного сожительства организмов разных видов, включая и паразитизм, который в этом случае называется антагонистическим симбиозом. Симбиоз в узком смысле – сожительство особей двух видов, при котором…

Читать дальше

История симбиоза млекопитающих и бактерий насчитывает не одну тысячу лет. Не является исключением и человек, в кишечнике которого содержится столько микробов, что их вес в сумме достигает 1–1,5% всей массы человеческого тела. У здорового человека заселяющие толстый кишечник бифидобактерии переваривают клетчатку и синтезируют некоторые витамины. Кроме того, бифидобактерии помогают в становлении иммунной системы и нормальном функционировании пищеварительной системы. Бактерии работают, разумеется, не безвозмездно: наш организм создает для них идеальные условия — оптимальный температурный и газовый режим с должной влажностью; насчёт пропитания тоже беспокоиться не приходится.

Безусловно, на этом «празднике жизни» не обходится и без патогенных бактерий. К таким «плохим» относятся постоянно присутствующие, но находящиеся под присмотром «хороших» бифидобактерий клостридии, бактероиды, стрептококки и кишечная палочка.

Нарушение баланса по разным причинам, среди которых и приём антибиотиков, и неправильное питание, и стресс, приводит к тяжелым расстройствам — например, синдрому раздраженного кишечника, гастриту и язвам, сердечно-сосудистым заболеваниям, раку различных отделов пищеварительной системы и даже диабету, за счет развития устойчивости к инсулину. Бактерии влияют даже на эффект принимаемых лекарственных препаратов.

Бифидо- и лактобактерии

Бифидобактерии (от латинского bifidus, «разделнный надвое») – микробы, составляющие 80-90% кишечной флоры детей, находящихся на грудном вскармливании, и молодняка млекопитающихся в подсосном периоде. Позже их доля…

Читать дальше

Самым распространённым способом «поправить» пошатнувшуюся микрофлору остается прием пробиотиков – живых культур непатогенных бактерий. В основном это лакто- (называемые ещё молочнокислыми) и бифидобактерии. Бифидобактерии входят в состав именно лекарственных препаратов, прописываемых врачом при дисбактериозе, а лактобактерии, в основном – Lactobacillus paracasei и rhamnosus, можно найти в любом хорошем йогурте с не истекшим сроком годности.

Вопреки распространенному стереотипу, лактобактерии не заселяют кишечник на длительное время.

Они действительно обладают «положительным действием» на микрофлору кишечника, но лишь за счет вытеснения патогенных клостридий, стафилококков и кишечной палочки. К доказанным их свойствам относится ещё стимуляция иммунной системы.

Назначенные врачами бифидобактерии заселять складки толстой кишки способны, но лишь при условии длительного курса приема и очень ослабленного состояния собственной микрофлоры. В противном случае это было бы похоже на штурм человеческих внутренностей с соотношением сторон 1:10 000, причем не в пользу «гостей».

Однако всё вышеописанное — это эффекты, получающиеся в результате взаимодействия бактерий друг с другом, в крайнем случае — с клетками иммунной системы.

Специалисты из швейцарского центра Nestle считают, что влияние пробиотиков на наше здоровье может быть гораздо большим.

Раньше они опубликовали данные о корреляции пристрастий к шоколаду и состава микрофлоры кишечника. На этот раз совместно со специалистами из Шведского университета в Упсале и Имперского колледжа Лондона они попробовали оценить глобальные изменения в системе обмена веществ.

Для этого они оценивали уровень метаболитов в печени, моче, крови и фекалиях подопытных, получавших вместе с обычным питанием еще и культуры L. rhamnosus. Конечно, эксперименты проводились не на людях, а на мышах, «пустой» кишечник которых заселяли микрофлорой, полученной от 20-недельного ребенка. Через некоторое время им «назначали» курс пробиотика.

Пробиотики

средства восстанавливающие микробиоценозы. Согласно определению ВОЗ, пробиотики – это живые микроорганизмы, применнные в адекватных количествах, оказывающие оздоровительный эффект на организм человека.

Читать дальше

Как и ожидалось, лактобактерии не задерживались в организме длительное время и не вытесняли бифидобактерий. Тем не менее, выяснилось, что они изменяли метаболизм последних на генетическом уровне. И более того — влияли на обмен аминокислот и желчных кислот в организме самого человека, регулируя активность печени.

О целенаправленном влиянии на работу печени ученые говорить не решаются, ведь бактерии изменяют уровень аминокислот, липопротеинов и метаболитов желчных кислот в крови, на что печень уже реагирует увеличением или уменьшением выброса желчи. Примечательно, что при этом создаются оптимальные условия для жизнедеятельности именно лактобактерий.

Ученые также пришли к выводу, что эффект зависит от исходных условий — то есть особенностей обмена веществ конкретного организма и состава микрофлоры, заселяющей его кишечник. Они снова возвращаются к мысли, высказанной в прошлой работе, только на это раз они не просто отметили корреляцию типов микрофлоры и особенностей макроорганизма, а даже частично объяснили механизм обеспечивающий.

По мнению специалистов, уже в ближайшем будущем с помощью культур пробиотиков можно будет влиять не только на вкусовые пристрастия, но и на обмен веществ.

Правда, для этого придется тщательно изучать «исходные данные» — геном каждого пациента и его микрофлору.

Bifidobacterium — обзор | ScienceDirect Topics

Влияние олигосахаридов грудного молока на рост

Bifidobacterium : Lacto- N -Biose Hypothesis

Бифидобактерии составляют около 95–99,9% от общей микрофлоры толстой кишки у младенцев, вскармливаемых грудью в течение 1 недели после рождения. Эта доля ниже во флоре грудных детей, находящихся на искусственном вскармливании, даже когда в заменителе молока присутствуют пребиотические олигосахариды, такие как лактулоза, галактоолигосахариды или фруктоолигосахариды.Кал 700 детей на грудном вскармливании, 232 детей на искусственном вскармливании и 98 детей, получавших сочетание грудного вскармливания и вскармливания смеси, собирали через 1 месяц после родов, а затем изучали микрофлору толстой кишки с использованием количественного анализа ПЦР в реальном времени после извлечение микробной ДНК. Как у детей, вскармливаемых грудью, так и на искусственном вскармливании преобладали бифидобактерии в микрофлоре толстой кишки, но дети на искусственном вскармливании чаще содержали Escherichia coli , Clostridium difficile , Bacteroides fragilis и Lactobacillus видыв микрофлоре толстой кишки, чем у их сверстников, находящихся на грудном вскармливании. Было высказано предположение, что компоненты молока стимулируют рост бифидобактерий толстой кишки. Как упоминалось выше, считается, что ОПЗ действуют как пребиотики, которые стимулируют рост бифидобактерий в нижнем отделе кишечника; это снижает pH толстой кишки, что может подавлять рост патогенных бактерий, таких как E. coli .

Какие из более чем 130 различных ОПЗ стимулируют рост бифидобактерий толстой кишки младенца? Китаока с соавторами предположили, что олигосахариды молока, содержащие LNB, являются специфическими факторами роста для некоторых видов Bifidobacterium .Эта гипотеза о лакто- N -биозе основана на опубликованной информации о геноме, относящейся к бифидобактериям и клонированию гликогидролаз, гликофосфорилазы и переносчика ABC из штамма Bifidobacterium longum . Первоначально эта гипотеза была основана на открытии фермента в клеточных экстрактах B. bifidum , который фосфоролизирует лакто- N -биозу, продукты которых представляют собой галактозо-1-фосфат и N -ацетилглюкозамин: этот фермент. впоследствии был очищен, и его ген, lnp A , из B.longum был клонирован. Ген lnp A был обнаружен в новом опероне метаболизма галактозы, который также включает гены муциндесульфатазы и Gal-1-P уридилтрансферазы и UDP-Glc-4-эпимеразы, а также ген АТФ-связывающий кассетный транспортер сахара (см. Рисунок 2, ). Кроме того, было продемонстрировано, что лакто- N -биоза фосфорилаза может также использовать галакто- N -биозу (GNB; Gal (β1-3) GalNAc), которая является основной единицей муцина, в качестве субстрата, но не N -ацетиллактозамин (LacNAc, Gal (β1-4) GlcNAc).

Высокое содержание и увеличение концентраций LNB-содержащих олигосахаридов, таких как LNT, LNFP I и LNDFH I, в молоке / молозиве на ранних стадиях может значительно повлиять на формирование бифидофлоры в толстой кишке младенца. Метаболизм LNFP I, который является доминирующей HMO, с помощью B. bifidum JCM1254 был уточнен путем клонирования α-фукозидазы, которая катализирует высвобождение невосстанавливающей фукозы из LNFP I, и лакто- N -биозидазы. , который катализирует гидролиз LNT с образованием LNB и лактозы, а также путем очистки и кристаллизации транспортера типа ABC, который доставляет LNB через клеточную мембрану.Поскольку лакто- N -биозофосфорилаза была очищена из экстракта этого штамма бифидобактерий, было высказано предположение, что его α-фукозидаза продуцирует LNT из LNFP I, в то время как его лакто- N -биозидаза высвобождает LNB из LNT, что является с последующим захватом LNB через клеточную мембрану; LNB затем метаболизируется до галактозо-1-фосфата и N, -ацетилглюкозамина, как показано на фиг. Можно с уверенностью ожидать, что это форма симбиоза между такими B.bifidum и другой штамм бифидобактерий, который имеет переносчик типа ABC и лакто- N -биозофосфорилазу, но не имеет α-фукозидазы и лакто- N -биозидазы. Возможный метаболический путь для N -ацетилглюкозамина, продуцируемого из LNFP I или LNT (см. Выше), предлагается на основе анализа генных продуктов оперона галактозы B. longum ssp. longum NCC2705; N -ацетилглюкозамин превращается в N -ацетилглюкозамин-1-фосфат новым ферментом N -ацетилгексозамин-1-киназой и затем в UDP- N -ацетилглюкозамин, наконец, UDP-глюкозо-гексозеридтрансфат-1-фосфат вступая в метаболический путь аминосахаров.На основании этих результатов можно частично объяснить стимулирующий рост эффект ОПЗ на некоторые штаммы бифидобактерий, такие как B. bifidum .

Рисунок 2. Гипотеза лакто- N -биоза. BL, Bifidobacterium longum ; GL-BP, галакто- N -биоза / лакто- N -биоза I-связывающий белок; GLNBP, галакто- N -биоза / лакто- N -биоза I. фосфорилаза.

Как уже упоминалось, доминирующими олигосахаридами грудного молока / молозива являются 2′-FL, LNFP I, LNDFH I и LNT, последние три из которых являются олигосахаридами типа I, которые содержат элемент LNB; они составляют 25–30% от общего количества олигосахаридов молока.Однако молоко или молозиво почти всех млекопитающих, кроме человека, содержит только олигосахариды типа II, которые содержат N -ацетиллактозамин (Gal (β1-4) GlcNAc). Недавно были изучены молочные олигосахариды видов, которые тесно связаны с людьми, а именно человекообразных обезьян (шимпанзе, бонобо, горилла и орангутан) и более мелких обезьян (сиаманг). Было обнаружено, что молоко гориллы и сиаманга, как и молоко других млекопитающих, кроме человека, содержит только олигосахариды типа II, тогда как молоко или молозиво шимпанзе, бонобо и орангутана содержат как тип I, так и тип II, но олигосахариды типа II преобладают над типом I.Эти результаты показывают, что преобладание олигосахаридов типа I в молоке / молозиве является особенностью, специфичной для людей, и предполагают, что приобретение этого преобладания могло иметь селективное преимущество для людей по сравнению с бифидофлорой у их младенцев.

Bifidobacterium — обзор | ScienceDirect Topics

Влияние олигосахаридов человеческого молока на рост

Bifidobacterium : Lacto- N -Biose Hypothesis

Бифидобактерии составляют около 95–99.9% от общей микрофлоры толстой кишки в течение 1 недели после рождения у младенцев, находящихся на грудном вскармливании. Эта доля ниже во флоре грудных детей, находящихся на искусственном вскармливании, даже когда в заменителе молока присутствуют пребиотические олигосахариды, такие как лактулоза, галактоолигосахариды или фруктоолигосахариды. Кал 700 детей на грудном вскармливании, 232 детей на искусственном вскармливании и 98 детей, получавших сочетание грудного вскармливания и вскармливания смеси, собирали через 1 месяц после родов, а затем изучали микрофлору толстой кишки с использованием количественного анализа ПЦР в реальном времени после извлечение микробной ДНК.Как у детей, вскармливаемых грудью, так и на искусственном вскармливании преобладали бифидобактерии в микрофлоре толстой кишки, но дети на искусственном вскармливании чаще содержали Escherichia coli , Clostridium difficile , Bacteroides fragilis и Lactobacillus виды в микрофлоре толстой кишки, чем у их сверстников, находящихся на грудном вскармливании. Было высказано предположение, что компоненты молока стимулируют рост бифидобактерий толстой кишки. Как упоминалось выше, считается, что ОПЗ действуют как пребиотики, которые стимулируют рост бифидобактерий в нижнем отделе кишечника; это снижает pH толстой кишки, что может подавлять рост патогенных бактерий, таких как E.coli .

Какие из более чем 130 различных ОПЗ стимулируют рост бифидобактерий толстой кишки младенца? Китаока с соавторами предположили, что олигосахариды молока, содержащие LNB, являются специфическими факторами роста для некоторых видов Bifidobacterium . Эта гипотеза о лакто- N -биозе основана на опубликованной информации о геноме, относящейся к бифидобактериям и клонированию гликогидролаз, гликофосфорилазы и переносчика ABC из штамма Bifidobacterium longum .Первоначально эта гипотеза была основана на открытии фермента в клеточных экстрактах B. bifidum , который фосфоролизирует лакто- N -биозу, продукты которой представляют собой галактозо-1-фосфат и N -ацетилглюкозамин: этот фермент. впоследствии был очищен, и его ген, lnp A , из B. longum был клонирован. Ген lnp A был обнаружен в новом опероне метаболизма галактозы, который также включает гены муциндесульфатазы и Gal-1-P уридилтрансферазы и UDP-Glc-4-эпимеразы, а также ген АТФ-связывающий кассетный транспортер сахара (см. Рисунок 2, ).Кроме того, было продемонстрировано, что лакто- N -биоза фосфорилаза может также использовать галакто- N -биозу (GNB; Gal (β1-3) GalNAc), которая является основной единицей муцина, в качестве субстрата, но не N -ацетиллактозамин (LacNAc, Gal (β1-4) GlcNAc).

Высокое содержание и увеличение концентраций LNB-содержащих олигосахаридов, таких как LNT, LNFP I и LNDFH I, в молоке / молозиве на ранних стадиях может значительно повлиять на формирование бифидофлоры в толстой кишке младенца.Метаболизм LNFP I, который является доминирующей HMO, с помощью B. bifidum JCM1254 был уточнен путем клонирования α-фукозидазы, которая катализирует высвобождение невосстанавливающей фукозы из LNFP I, и лакто- N -биозидазы. , который катализирует гидролиз LNT с образованием LNB и лактозы, а также путем очистки и кристаллизации транспортера типа ABC, который доставляет LNB через клеточную мембрану. Поскольку лакто- N -биозофосфорилаза была очищена из экстракта этого штамма бифидобактерий, было высказано предположение, что его α-фукозидаза продуцирует LNT из LNFP I, в то время как его лакто- N -биозидаза высвобождает LNB из LNT, что является с последующим захватом LNB через клеточную мембрану; LNB затем метаболизируется до галактозо-1-фосфата и N, -ацетилглюкозамина, как показано на фиг.Можно с уверенностью ожидать, что форма симбиоза между таким штаммом B. bifidum и другим штаммом бифидобактерий, который имеет переносчик типа ABC и фосфорилазу лакто- N -биоза, но не имеет α-фукозидазы и лактофосфорилазы. — N -биозидаза, может быть продемонстрирована. Возможный путь метаболизма N -ацетилглюкозамина, продуцируемого из LNFP I или LNT (см. Выше), предлагается на основе анализа генных продуктов оперона галактозы B.longum ssp. longum NCC2705; N -ацетилглюкозамин превращается в N -ацетилглюкозамин-1-фосфат новым ферментом N -ацетилгексозамин-1-киназой и затем в UDP- N -ацетилглюкозамин, наконец, UDP-глюкозо-гексозеридтрансфат-1-фосфат вступая в метаболический путь аминосахаров. На основании этих результатов можно частично объяснить стимулирующий рост эффект ОПЗ на некоторые штаммы бифидобактерий, такие как B. bifidum .

Рисунок 2. Гипотеза лакто- N -биоза. BL, Bifidobacterium longum ; GL-BP, галакто- N -биоза / лакто- N -биоза I-связывающий белок; GLNBP, галакто- N -биоза / лакто- N -биоза I. фосфорилаза.

Как уже упоминалось, доминирующими олигосахаридами грудного молока / молозива являются 2′-FL, LNFP I, LNDFH I и LNT, последние три из которых являются олигосахаридами типа I, которые содержат элемент LNB; они составляют 25–30% от общего количества олигосахаридов молока.Однако молоко или молозиво почти всех млекопитающих, кроме человека, содержит только олигосахариды типа II, которые содержат N -ацетиллактозамин (Gal (β1-4) GlcNAc). Недавно были изучены молочные олигосахариды видов, которые тесно связаны с людьми, а именно человекообразных обезьян (шимпанзе, бонобо, горилла и орангутан) и более мелких обезьян (сиаманг). Было обнаружено, что молоко гориллы и сиаманга, как и молоко других млекопитающих, кроме человека, содержит только олигосахариды типа II, тогда как молоко или молозиво шимпанзе, бонобо и орангутана содержат как тип I, так и тип II, но олигосахариды типа II преобладают над типом I.Эти результаты показывают, что преобладание олигосахаридов типа I в молоке / молозиве является особенностью, специфичной для людей, и предполагают, что приобретение этого преобладания могло иметь селективное преимущество для людей по сравнению с бифидофлорой у их младенцев.

Понимание пробиотиков: бифидобактерии и лактобациллы

Растущий интерес к пробиотикам привел к взрыву на рынке добавок 1 , который оценивается в 45 долларов.64 миллиарда и продолжает расти. Пробиотик определяется как микроорганизм, который выживает в процессе пищеварения и приносит пользу для здоровья хозяину, которым в данном случае являются мы. Польза пробиотиков для здоровья заключается в разнообразии так называемого микробиома.

Микробиом состоит из огромного количества микрофлоры, которые работают вместе, чтобы регулировать здоровье, но две из наиболее сфокусированных в индустрии пищевых добавок относятся к двум родам: Bifidobacterium и Lactobacillus .Например, Джон написал о Bifidobacterium longum в своем посте о когнитивных преимуществах пробиотиков. Если вы внимательно посмотрите на этикетку с добавкой, вы увидите, как производители бросают все виды штаммов Bifidobacterium и Lactobacillus вместе в одну бутылку.

Есть ли в этом смысл?

Я собираюсь уделить немного времени здесь, чтобы рассказать, что они из себя представляют, чем они занимаются, и, надеюсь, помочь вам понять, где они могут лучше всего вписаться в ваш режим приема добавок.

Что такое

Bifidobacterium и Lactobacillus?

Оба эти рода являются грамположительными (что просто означает, что они имеют толстую клеточную стенку, состоящую из пептидогликана) и являются частью групп, продуцирующих молочную кислоту, и признаны безопасными в качестве пробиотических добавок. 2 3 Исследование, состоящее из двух частей, показало, что риск бактериемии, связанной с пробиотиками (по сути, состояния, при котором бактерии попадают в места, в которых они не должны находиться, например, кровь), был всего 0.2%, в то время как исследование, охватывающее семь лет, не показало бактериемии, когда пациенты получали комбинацию пробиотиков. 4 5 Это первый пункт, который советует в пользу объединения нескольких штаммов пробиотиков, комбинации не позволяют одному штамму стать доминирующим и захватить.

Bifidobacterium vs Lactobacillus

Энергия, произведенная из 1 моля глюкозы
Bifidobacterium Lactobacillus
Грамположительный Да 2.5 молекул АТФ, 1,5 моль ацетата, 1 моль лактата (R)
2 моль АТФ, 2 моль молочной кислоты (R)
Диарея от E. coli, Salmonella, Shigella, Rotavirus, Giardia B. lactis L-3, B. longum, B. bifidum (R) L. acidophilus L-1, L. bulgaricus 6, L. plantarum 24-4B, L. fermentum 1, L. brevis 1 (R )
Чувствительность к антибиотикам Да Да
Профилактика ИМП Нет данных L.casei GR-1, L. rhamnosus GR-1, L. fermentum RC-14 и CRL 1058 (R) (R) (R) (R)
Анаэробный Строго анаэробный, не может жить в присутствии кислорода Способен жить в присутствии кислорода
Подвижный Нет Да, у некоторых видов
Возникновение Выделено из фекалий, рубца крупного рогатого скота, сточных вод, человеческого влагалища, кариеса зубов и меда кишечник пчелы Почти повсеместно встречается в средах, где доступны углеводы, такие как пищевые, дыхательные, желудочно-кишечные и половые пути людей и животных, а также в сточных водах и растительном материале

Здесь важно отметить, что хотя эти Bifidobacterium и Lactobacillus составляют большую часть целого, наши микробиомы состоят примерно из тысячи различных видов.Хотя настоящего рецепта «здорового» микробиома не существует, мы знаем, что баланс — это ключ к счастливому и здоровому кишечнику. 6

Имея это в виду, каковы соответствующие преимущества этих типов бактерий?

Преимущества

Bifidobacterium

Во-первых, чтобы перейти к некоторым основам: Bifidobacterium — это род царства бактерий, обитающих в желудочно-кишечном тракте, влагалище и ротовой полости млекопитающих. Они грамположительны, используют глюкозу в качестве топлива вместо кислорода (анаэробные) и обычно имеют разветвленную форму. Bifidobacterium составляет 25% фекальных бактерий взрослых и 80% младенцев, что является феноменально большим числом.

Что отличает этот род от других бактерий, так это особый путь, который позволяет ему сбраживать углеводы. Это полезно для нас, потому что растительные и молочные углеводы в своей естественной форме не перевариваются. Ферментация превращает эти углеводы в жирные кислоты с короткой цепью (SCFA), которые являются основным источником энергии для наших кишечных клеток. 7 8

Мы также обсуждаем SCFA в нашей недавней публикации: Можете ли вы избежать проблем с кишечником?

Но помимо обеспечения нашего организма столь необходимыми SCFA, Bifidocacterium также защищает нас от инфекций.Например, было показано, что B. Infantis обладает широким спектром антимикробных свойств для подавления роста патогенов, а B. animalis DN-173 010 может прилипать к клеткам кишечника, что препятствует проникновению вирусов или бактерий в наш организм. эпителиальные клетки. 9

Было обнаружено, что некоторые виды этого рода помогают стимулировать нашу иммунную систему: B. longum увеличивает иммунологические защитные системы у мышей, свободных от микробов, и B.breve YIT4064 усиливает IgA-антитела, которые являются антиген-специфическими для ротавируса, основной причины острой детской диареи, у мышей. 9 См. Мою предыдущую запись в блоге, чтобы узнать, что это за мыши: как наши кишечные бактерии могут бороться с ростом опухоли.

Преимущества

Lactobacillus

Lactobacillus подпадает под тип Firmicutes , которые характеризуются своими грамположительными клеточными стенками и являются единственными бактериями, содержащими ферменты PanK-II, которые являются первым ферментом кофермента. Путь A (CoA).Они не образуют споры, имеют форму палочек и используют транспортные функции как средство выживания, так как им сложно синтезировать аминокислоты и другие клеточные строительные блоки. Как и Bifidobacterium , Lactobacillus ферментирует углеводы в SCFAs. Оба рода встречаются в кишечнике и влагалище млекопитающих.

Лактобациллы использовались для производства молочных продуктов, таких как сыр и йогурт, поскольку они обладают высокой толерантностью к условиям низкого pH, что позволяет им перемещаться по желудочно-кишечному тракту и выдерживать резкие изменения pH в кишечной системе.

Обзор рода Lactobacillus , проведенный в лаборатории Дайан М. Цитрон в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, нашел коммерческое применение для следующих видов этого рода. 10

Считается, что Lactobacillus acidophilus обладает пробиотическими свойствами. Он используется в коммерческих целях во многих молочных продуктах. Lactobacillus casei, включая штамм Shirota (YIT9029) (Yakult Honsha Co. Ltd Japan), дополняет рост L. acidophilus, продуцента фермента амилазы, переваривающего углеводы.Он участвует в производстве и созревании сыра чеддер и является доминирующим видом натурально ферментированных сицилийских зеленых оливок.

Lactobacillus brevis , L. fermentum и L. parabuchneri — три основных вида облигатных гетероферментов молочных продуктов, которые, присутствуя в сыре во время созревания, могут влиять на вкус и текстуру конечного продукта. L. parabuchneri также используется для производства хлеба на закваске и ферментации овощей.

Lactobacillus bulgaricus используется для производства йогурта. Он также содержится в других естественно ферментированных продуктах и ​​используется для консервирования молока. Он производит бактериоцины, которые могут быть бактерицидными in vitro.

В то время как бактерии Bifidobacterium и Lactobacilli имеют общие метаболические свойства, лактобациллы обладают гораздо более высоким уровнем филогенетического, фенотипического и экологического разнообразия и насчитывают более 170 признанных видов. Такое разнообразие затрудняет идентификацию новых и существующих видов, что еще больше усложняет потребителям решение, какой сорт включить в свой рацион.Однако ясно одно: выбирая добавку Lactobacillus, старайтесь выбирать продукты, содержащие живые бактерии. Недавнее исследование показало, что процесс сублимационной сушки привел к потере жизнеспособности Lactobacillus из-за кислот, продуцируемых сахарами, используемыми в качестве криопротекторов. 11

В одном исследовании исследователи обнаружили, что у мышей с синдромом раздраженного кишечника наблюдалось снижение тяжести заболевания при введении L. acidophilus , в частности, они обнаружили, что пробиотик подавлял воспалительные цитокины IL-6, TNF-a, IL-1B и IL-17 в толстой кишке и селезенке, а также снижение активации миофибробластов, которые представляют собой иммунные клетки, которые мигрируют в места повреждения и продуцируют воспалительные цитокины. 12

Lactobacillus и Bifidobacterium в иммунной системе

Как иммунолог, я сосредоточился на том, как работает иммунная система и что происходит, когда что-то идет не так. Только недавно я начал изучать, как микробиом влияет на результаты наших экспериментов и как пробиотики могут быть использованы для лечения пациентов с раком или аутоиммунным заболеванием.

Несколько исследований также показали преимущества комбинации Bifidobacterium с и Lactobacillus при лечении воспалительных заболеваний кишечника.Одно неконтролируемое исследование показало, что введение B. bifidum Bb12 с Lactobacillus acidophilus в течение трех недель удвоило количество лейкоцитов в периферической крови, которые могут поглощать и уничтожать патогены. 13 14

Кроме того, в двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании сообщалось о преимуществах для пациентов с аутоиммунным заболеванием Крона или язвенным колитом с комбинацией из восьми пробиотиков, включая B. longum , B .breve, и B. infantis предотвратил рецидив хронического поучита после ремиссии. 15 16 Пациенты с ЯК также, по-видимому, лучше контролировали симптомы при приеме добавки со смесью Lactobacilli La-5 и Bifidobacterium Bb-12, а также ферментированного молока с живыми B. breve , B. bifidum и L. acidophilus YIT 0168. 17 18 19

Итог: смешивание

Bifidobacterium и Lactobacillus всех штаммов bigaway

Итак Выбирая, какие пробиотики добавить в свой рацион, важно выбирать продукты с живыми бактериями, такие как охлажденные пробиотические штаммы, высушенные нагреванием, кефир и ферментированные продукты (кто-нибудь пробовал натто? У нашего местного тестера вкуса Эмбер есть отличный пост о это: тест вкуса Натто: как складывается этот супер-фанк суперпродукт?).

В отличие от S. Boulardii , который дает наибольшую пользу при сублимационной сушке, когда речь идет о лактобациллах, сублимированные пробиотики не дадут вам тех же преимуществ, поскольку иногда у них есть проблемы с жизнеспособностью. Хотя и Lactobacillus , и Bifidobacterium продуцируют SFCA, они обеспечивают защитные свойства различными и взаимодополняющими способами, поэтому документировано смешивание этих двух штаммов для обеспечения наилучшей защитной активности.

Наконец, хотя оба обычно считаются безопасными, были сообщения о побочных эффектах от чрезмерного приема у пациентов с сопутствующими заболеваниями (особенно с заболеваниями, вызывающими кровотечение), поэтому, как всегда, посоветуйтесь с врачом, прежде чем вносить какие-либо серьезные изменения. к вашей диете.

Техническая информация для настоящих вундеркиндов

Если вы хотите узнать немного больше, взгляните на эту диаграмму распределения белков по функциональным категориям геномов COG.

9ifCC Источник информации о биотехнологиях:
Описание COG % в Bifidobacterium % в Lactobacillus
Трансляция 6,3993 6,9565
6.5036 7,343
Репликация, рекомбинация и восстановление 6,5131 6,1353
Контроль клеточного цикла, митоз и мейоз 1,204 1,256
Механизмы защиты
Производство и преобразование энергии 2,3606 3,6232
Транспорт и метаболизм углеводов 8.7505 8,8889
Транспорт и метаболизм аминокислот 9,5942 7,4396
Подвижность клеток 0,0948 0,2899
3 метаболизирует олигосахариды грудного молока лакто-N-тетраозу и лакто-N-нео-тетраозу посредством перекрывающихся, но различных путей
  • Engfer, M.B., Stahl, B., Finke, B., Sawatzki, G. & Daniel, H. Олигосахариды грудного молока устойчивы к ферментативному гидролизу в верхних отделах желудочно-кишечного тракта. Американский журнал клинического питания 71, 1589–1596 (2000).

    CAS Статья Google Scholar

  • Кунц, К., Рудлофф, С., Байер, В., Кляйн, Н. и Штробель, С. ОЛИГОСАХАРИДЫ В ЧЕЛОВЕЧЕСКОМ МОЛОКЕ: структурные, функциональные и метаболические аспекты. Ежегодный обзор питания 20, 699–722, DOI: 10.1146 / annurev.nutr.20.1.699 (2000).

    CAS Статья Google Scholar

  • Брюссоу, Х. Микробиота человека: «Философы только интерпретировали мир по-разному. Но дело в том, чтобы это изменить ». Микробная биотехнология 8, 11–12, DOI: 10.1111 / 1751-7915.12259 (2015).

    Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Моровиц, М.Дж., Поройко, В., Каплан, М., Алверди, Дж. И Лю, Д. С. Новое определение роли кишечных микробов в патогенезе некротического энтероколита. Педиатрия 125, 777–785, DOI: 10.1542 / peds.2009-3149 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • Sim, K. et al. Дисбактериоз, предвосхищающий некротический энтероколит у очень недоношенных детей. Клинические инфекционные болезни 60, 389–397, DOI: 10.1093 / cid / ciu822 (2015).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Di Gioia, D., Алоизио, И., Маццола, Г. и Биавати, Б. Бифидобактерии: их влияние на состав кишечной микробиоты и их применение в качестве пробиотиков у младенцев. Прикладная микробиология и биотехнология 98, 563–577, DOI: 10.1007 / s00253-013-5405-9 (2014).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Amisano, G. et al. Diarrheagenic Escherichia coli при остром гастроэнтерите у младенцев в Северо-Западной Италии.Новая микробиология 34, 45–51 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Матаморос, С., Гра-Леген, К., Ле Вакон, Ф., Потель, Г. и де Ла Кошетьер, М. Ф. Развитие кишечной микробиоты у младенцев и его влияние на здоровье. Тенденции в микробиологии 21, 167–173, DOI: 10.1016 / j.tim.2012.12.001 (2013).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Turroni, F.и другие. Разнообразие бифидобактерий в кишечной микробиоте младенцев. PLoS ONE 7, e36957, DOI: 10.1371 / journal.pone.0036957 (2012).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Simone, M. et al. Пробиотик Bifidobacterium breve B632 ингибировал рост энтеробактерий в культурах детской микробиоты с коликами. BioMed Research International 2014, 301053, DOI: 10.1155 / 2014/301053 (2014).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Di Gioia, D., Aloisio, I., Mazzola, G. & Biavati, B. Bifidobacteria: их влияние на состав микробиоты кишечника и их применение в качестве пробиотиков у младенцев. Appl Microbiol Biotechnol 98, 563–577, DOI: 10.1007 / s00253-013-5405-9 (2014).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Кау, А.Л., Ахерн, П. П., Гриффин, Н. В., Гудман, А. Л. и Гордон, Дж. И. Питание человека, микробиом кишечника и иммунная система: видение будущего. Nature 474, 327–336, DOI: 10.1038 / nature10213 (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Масловски, К. М. и Маккей, С. Р. Диета, кишечная микробиота и иммунные реакции. Природная иммунология 12, 5–9, DOI: 10.1038 / ni0111-5 (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Сиван, А.и другие. Commensal Bifidobacterium способствует противоопухолевому иммунитету и повышает эффективность против PD-L1. Science 350, 1084–1089, DOI: 10.1126 / science.aac4255 (2015).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Subramanian, S. et al. Культивирование здорового роста и питания с помощью кишечной микробиоты. Cell 161, 36–48, DOI: 10.1016 / j.cell.2015.03.013 (2015).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Шарбонно, Марк Р.и другие. Сиалированные олигосахариды молока способствуют росту, зависящему от микробиоты, в моделях недоедания младенцев. Ячейка 164, 859–871, DOI: 10.1016 / j.cell.2016.01.024 (2016).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Asakuma, S. et al. Физиология потребления олигосахаридов грудного молока младенческими кишечными бифидобактериями. Журнал биологической химии 286, 34583–34592, DOI: 10.1074 / jbc.M111.248138 (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Села, Д. А. и Миллс, Д. А. Уход за нашей микробиотой: молекулярные связи между бифидобактериями и олигосахаридами молока. Тенденции микробиологии 18, 298–307, DOI: 10.1016 / j.tim.2010.03.008 (2010).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Асакума, С.и другие. Изменение уровней основных нейтральных олигосахаридов в молозиве человека. Eur J Clin Nutr 62, 488–494, DOI: 10.1038 / sj.ejcn.1602738 (2007).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Янтшер-Кренн, Э. и Боде, Л. Олигосахариды грудного молока и их потенциальные преимущества для новорожденных, находящихся на грудном вскармливании. Minerva pediatrica 64, 83–99 (2012).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Села, Д.A. Утилизация олигосахаридов грудного молока бифидобактериями. Международный журнал пищевой микробиологии 149, 58–64, DOI: 10.1016 / j.ijfoodmicro.2011.01.025 (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • LoCascio, R.G. et al. Гликопрофилирование потребления бифидобактериями олигосахаридов человеческого молока демонстрирует штамм-специфическое, предпочтительное потребление гликанов с мелкой цепью, секретируемых в раннем периоде лактации человека.Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии 55, 8914–8919, DOI: 10.1021 / jf0710480 (2007).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Бенно, Ю., Савада, К. и Мицуока, Т. Микрофлора кишечника младенцев: состав фекальной флоры у младенцев, находящихся на грудном и искусственном вскармливании. Microbiol Immunol 28, 975–986 (1984).

    CAS Статья Google Scholar

  • Гуаральди, Ф.& Сальватори, Г. Влияние грудного вскармливания и кормления смесями на формирование кишечной микробиоты у новорожденных. Границы клеточной и инфекционной микробиологии 2, 94, DOI: 10.3389 / fcimb.2012.00094 (2012).

    Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Солис, Г., де лос Рейес-Гавилан, К. Г., Фернандес, Н., Марголлес, А. и Геймонд, М. Создание и развитие микробиоты молочнокислых бактерий и бифидобактерий в грудном молоке и кишечнике младенцев.Anaerobe 16, 307–310, DOI: 10.1016 / j.anaerobe.2010.02.004 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • Morita, H. et al. Bifidobacterium kashiwanohense sp. nov., выделенный из фекалий здоровых младенцев. Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии 61, 2610–2615, DOI: 10.1099 / ijs.0.024521-0 (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Васкес-Гутьеррес, П.и другие. Штаммы бифидобактерий, выделенные из стула младенцев с дефицитом железа, могут эффективно связывать железо. BMC микробиология 15, 3, DOI: 10.1186 / s12866-014-0334-z (2015).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Китаока, М. Бифидобактериальные ферменты, участвующие в метаболизме олигосахаридов грудного молока. Adv Nutr 3, 422s – 429s, DOI: 10.3945 / an.111.001420 (2012).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Ёсида, Э.и другие. Bifidobacterium longum subsp. Infantis использует две разные бета-галактозидазы для селективного разложения олигосахаридов грудного молока 1 и 2 типа. Гликобиология 22, 361–368, DOI: 10.1093 / glycob / cwr116 (2012).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Гарридо Д., Руис-Мойано С. и Миллс Д. А. Высвобождение и использование N-ацетил-D-глюкозамина из олигосахаридов грудного молока с помощью Bifidobacterium longum subsp.Infantis. Анаэроб 18, 430–435, DOI: 10.1016 / j.anaerobe.2012.04.012 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • Xiao, J. Z. et al. Распределение in vitro ферментационной способности лакто-N-биозы I, основного строительного блока олигосахаридов грудного молока, в штаммах бифидобактерий. Прикладная и экологическая микробиология 76, 54–59, DOI: 10.1128 / aem.01683-09 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • Вада, Дж.и другие. Лакто-N-биозидаза Bifidobacterium bifidum, критический фермент для разложения олигосахаридов грудного молока со структурой типа 1. Прикладная и экологическая микробиология 74, 3996–4004, DOI: 10.1128 / aem.00149-08 (2008).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Wada, J. et al. Очистка, кристаллизация и предварительный рентгеновский анализ галакто-N-биос- / лакто-N-биоза I-связывающего белка (GL-BP) транспортера ABC из Bifidobacterium longum JCM1217.Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun 63, 751–753, DOI: 10.1107 / s174430

    36263 (2007).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Miwa, M. et al. Сотрудничество бета-галактозидазы и бета-N-ацетилгексозаминидазы из бифидобактерий в ассимиляции олигосахаридов грудного молока со структурой 2 типа. Гликобиология 20, 1402–1409, DOI: 10.1093 / glycob / cwq101 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • Села, Д.A. et al. Последовательность генома Bifidobacterium longum subsp. Infantis обнаруживает адаптацию к усвоению молока в микробиоме младенца. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 105, 18964–18969, DOI: 10.1073 / pnas.0809584105 (2008).

    объявлений Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Мёллер, П. Л., Йоргенсен, Ф., Хансен, О. К., Мадсен, С. М. и Стугаард, П.Внутри- и внеклеточные β-галактозидазы из Bifidobacterium bifidum и B. infantis: молекулярное клонирование, гетерологичная экспрессия и сравнительная характеристика. Прикладная и экологическая микробиология 67, 2276–2283, DOI: 10.1128 / AEM.67.5.2276-2283.2001 (2001).

    Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Сакурама, Х. и др. Лакто-N-биозидаза, кодируемая новым геном Bifidobacterium longum Subspecies longum, демонстрирует уникальную субстратную специфичность и требует назначенного шаперона для его активной экспрессии.Журнал биологической химии 288, 25194–25206, DOI: 10.1074 / jbc.M113.484733 (2013).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Ruiz-Moyano, S. et al. Различия в потреблении олигосахаридов грудного молока штаммами Bifidobacterium breve, ассоциированными с кишечником младенца. Прикладная и экологическая микробиология, DOI: 10.1128 / aem.01843-13 (2013).

  • Иган, М., О’Коннелл Мазервэй, М., Вентура, М. и ван Зиндерен, Д. Метаболизм сиаловой кислоты с помощью Bifidobacterium breve UCC2003. Прикладная и экологическая микробиология, DOI: 10.1128 / aem.01114-14 (2014).

  • Matsuki, T. et al. Ключевой генетический фактор использования фукозиллактозы влияет на развитие микробиоты кишечника младенца. Nat Commun 7, DOI: 10.1038 / ncomms11939 (2016).

  • Покусаева К. и др. Утилизация рибозы комменсалом человека Bifidobacterium breve UCC2003. Microb Biotechnol 3, 311–323, DOI: 10.1111 / j.1751-7915.2009.00152.x (2010).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • О’Коннелл Мазервэй, М., Кинселла, М., Фицджеральд, Г. Ф. и ван Синдерен, Д. Транскрипционная и функциональная характеристика генетических элементов, участвующих в использовании галактоолигосахаридов Bifidobacterium breve UCC2003. Microb Biotechnol 6, 67–79, DOI: 10.1111 / 1751-7915.12011 (2013).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Нисимото, М.И Китаока М. Идентификация N-ацетилгексозамин-1-киназы в полном метаболическом пути Lacto-N-Biose I / Galacto-N-Biose в Bifidobacterium longum. Прикладная и экологическая микробиология 73, 6444–6449, DOI: 10.1128 / AEM.01425-07 (2007).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Китаока, М., Тиан, Дж. И Нишимото, М. Новый предполагаемый оперон галактозы с участием лакто-N-биоз-фосфорилазы в Bifidobacterium longum.Прикладная и экологическая микробиология 71, 3158–3162, DOI: 10.1128 / AEM.71.6.3158-3162.2005 (2005).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Turroni, F. et al. Способность Bifidobacterium breve расти на разных типах молока: изучение метаболизма молока с помощью анализа генома. Прикладная и экологическая микробиология 77, 7408–7417, DOI: 10.1128 / aem.05336-11 (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Иган, М.и другие. Перекрестное питание Bifidobacterium breve UCC2003 во время совместного культивирования с Bifidobacterium bifidum PRL2010 в среде на основе муцина. BMC Microbiology 14, 282, DOI: 10.1186 / s12866-014-0282-7 (2014).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Derensy-Dron, D., Krzewinski, F., Brassart, C. & Bouquelet, S. Бета-1,3-галактозил-N-ацетилгексозаминфосфорилаза из Bifidobacterium bifidum DSM 20082: характеристика, частичная очистка и связь с деградация муцина.Биотехнология и прикладная биохимия 29 (Pt 1), 3–10 (1999).

    CAS Google Scholar

  • Alvarez-Martin, P. et al. Двухкомпонентная регуляторная система контролирует ауторегулируемую экспрессию серпина в Bifidobacterium breve UCC2003. Прикладная и экологическая микробиология 78, 7032–7041, DOI: 10.1128 / aem.01776-12 (2012).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Руис, Л., Motherway, M.O., Lanigan, N. & van Sinderen, D. Мутагенез транспозонов в Bifidobacterium breve: конструирование и характеристика мутантной библиотеки транспозонов Tn5 для Bifidobacterium breve UCC2003. PLoS One 8, e64699, DOI: 10.1371 / journal.pone.0064699 (2013).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Гулас, Т. К., Гулас, А. К., Цорцис, Г. и Гибсон, Г. Р. Молекулярное клонирование и сравнительный анализ четырех генов бета-галактозидазы из Bifidobacterium bifidum NCIMB41171.Прикладная микробиология и биотехнология 76, 1365–1372, DOI: 10.1007 / s00253-007-1099-1 (2007).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Suzuki, R. et al. Кристаллографические и мутационные анализы распознавания субстрата эндо-альфа-N-ацетилгалактозаминидазы из Bifidobacterium longum. Журнал биохимии 146, 389–398, DOI: 10.1093 / jb / mvp086 (2009).

    CAS Статья Google Scholar

  • Fujita, K.и другие. Идентификация и молекулярное клонирование нового семейства гликозидгидролаз ядра 1 типа O-гликан-специфической эндо-альфа-N-ацетилгалактозаминидазы из Bifidobacterium longum. Журнал биологической химии 280, 37415–37422, DOI: 10.1074 / jbc.M506874200 (2005).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Tao, N. et al. Эволюционная гликомика: характеристика молочных олигосахаридов у приматов.Журнал протеомных исследований 10, 1548–1557, DOI: 10.1021 / pr1009367 (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Де Ман, Дж. К., Рогоза, М. и Шарп, М. Е. Среда для культивирования 688 лактобацилл. J. Appl. Бактериол. 1960. Т. 23. С. 130–135.

    Артикул Google Scholar

  • Watson, D. et al. Селективная утилизация углеводов лактобактериями и бифидобактериями.Журнал прикладной микробиологии 114, 1132–1146, DOI: 10.1111 / jam.12105 (2013).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Terzaghi, B.E. & Sandine, W.E. Улучшенная среда для молочнокислых стрептококков и их бактериофагов. Appl Microbiol 29, 807–813 (1975).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Sambrook J, F.Э. и Маниатис Т. Молекулярное клонирование: лабораторное руководство, 2-е изд. (Пресса лаборатории Колд-Спринг-Харбор, Колд-Спринг-Харбор, Нью-Йорк, 1989).

  • McLaughlin, H.P. et al. Углеводное катаболическое разнообразие бифидобактерий и лактобактерий человеческого происхождения. Международный журнал пищевой микробиологии 203, 109–121, DOI: 10.1016 / j.ijfoodmicro.2015.03.008 (2015).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Резерфорд, К.и другие. Artemis: визуализация и аннотация последовательности. Биоинформатика 16, 944–945 (2000).

    CAS Статья Google Scholar

  • O’Connell Motherway, M. et al. Функциональный анализ генома Bifidobacterium breve UCC2003 показывает, что пили плотного прилипания (Tad) типа IVb являются важным и консервативным фактором колонизации хозяина. Труды Национальной академии наук 108, 11217–11222, DOI: 10.1073 / pnas.1105380108 (2011).

    объявлений Статья Google Scholar

  • Альтшул, С.Ф., Гиш, В., Миллер, В., Майерс, Э. У. и Липман, Д. Дж. Базовый инструмент поиска локального выравнивания. J Mol Biol 215, 403–410, DOI: 10.1016 / s0022-2836 (05) 80360-2 (1990).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Altschul, S. F. et al. Gapped BLAST и PSI-BLAST: новое поколение программ поиска по базам данных белков. Nucleic Acids Res 25, 3389–3402 (1997).

    CAS Статья Google Scholar

  • Петерсен, Т.Н., Брунак, С., фон Хейне, Г. и Нильсен, Х. SignalP 4.0: различение сигнальных пептидов из трансмембранных областей. Nat Meth 8, 785–786, DOI: 10.1038 / nmeth.1701 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • О’Риордан, К. и Фитцджеральд, Г. Ф. Молекулярная характеристика криптической плазмиды размером 5,75 т.п.н. из Bifidobacterium breve NCFB 2258 и определение режима репликации. FEMS Microbiol Lett 174, 285–294 (1999).

    Артикул Google Scholar

  • О’Коннелл Мазервей, М., О’Дрисколл, Дж., Фицджеральд, Г. Ф. и Ван Синдерен, Д. Преодоление рестрикционного барьера для плазмидной трансформации и направленного мутагенеза в Bifidobacterium breve UCC2003. Microb Biotechnol 2, 321–332, DOI: 10.1111 / j.1751-7915.2008.00071.x (2009).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Лабиринт, А., О’Коннелл-Мазервей, М., Фицджеральд, Г. Ф., Дойчер, Дж. И ван Синдерен, Д. Идентификация и характеристика системы фруктозофосфотрансферазы в Bifidobacterium breve UCC2003. Прикладная и экологическая микробиология 73, 545–553, DOI: 10.1128 / aem.01496-06 (2007).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Law, J. et al. Система для генерации хромосомных мутаций в Lactococcus lactis, которая позволяет быстро анализировать целевые гены.J Bacteriol 177, 7011–7018 (1995).

    CAS Статья Google Scholar

  • Zomer, A. et al. Интерактивная регуляторная сеть контролирует стрессовую реакцию у Bifidobacterium breve UCC2003. J Bacteriol 191, 7039–7049, DOI: 10.1128 / jb.00897-09 (2009).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Garcia de la Nava, J. et al. Engene: обработка и исследовательский анализ данных экспрессии генов.Биоинформатика 19, 657–658 (2003).

    CAS Статья Google Scholar

  • van Hijum, S. et al. Общеприменимая схема валидации для оценки факторов, влияющих на воспроизводимость и качество данных ДНК-микрочипов. BMC Genomics 6, 1–10, DOI: 10.1186 / 1471-2164-6-77 (2005).

    CAS Статья Google Scholar

  • van Hijum, S. A., Garcia de la Nava, J., Trelles, O., Kok, J. & Kuipers, O.P. MicroPreP: структура предварительной обработки данных микрочипов кДНК. Appl Bioinformatics 2, 241–244 (2003).

    CAS Google Scholar

  • Long, A. D. et al. Улучшенный статистический вывод из данных микрочипа ДНК с использованием дисперсионного анализа и байесовской статистической основы. Анализ глобальной экспрессии генов Escherichia coli K12. Журнал биологической химии 276, 19937–19944, DOI: 10.1074 / jbc.M0101 (2001).

    CAS Статья Google Scholar

  • McGrath, S., Fitzgerald, G. F. & van Sinderen, D. Улучшение и оптимизация двух сконструированных механизмов устойчивости к фагам у Lactococcus lactis. Прикладная и экологическая микробиология 67, 608–616, DOI: 10.1128 / aem.67.2.608-616.2001 (2001).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Альварес-Мартин, П., О’Коннелл-Мазервей, М., ван Синдерен, Д. и Мэйо, Б. Функциональный анализ репликона pBC1 из Bifidobacterium catenulatum L48. Прикладная микробиология и биотехнология 76, 1395–1402, DOI: 10.1007 / s00253-007-1115-5 (2007).

    CAS Статья Google Scholar

  • Mierau, I. & Kleerebezem, M. 10 лет низин-контролируемой системы экспрессии генов (NICE) в Lactococcus lactis. Прикладная микробиология и биотехнология 68, 705–717, DOI: 10.1007 / s00253-005-0107-6 (2005).

    CAS Статья Google Scholar

  • О’Коннелл Мазервэй, М., Фицджеральд, Г. Ф. и ван Синдерен, Д. Метаболизм полисахарида, содержащего галактозу, растительного происхождения, вызываемый Bifidobacterium breve UCC2003. Microbial Biotechnology 4, 403–416, DOI: 10.1111 / j.1751-7915.2010.00218.x (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Покусаева, К.и другие. Утилизация целлодекстрина bifidobacterium breve UCC2003. Прикладная и экологическая микробиология 77, 1681–1690, DOI: 10.1128 / aem.01786-10 (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • O’Connell, K. J. et al. Метаболизм четырех олигосахаридов, содержащих альфа-гликозидные связи, с помощью Bifidobacterium breve UCC2003. Прикладная и экологическая микробиология 79, 6280–6292, DOI: 10.1128 / aem.01775-13 (2013).

    Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

  • de Ruyter, P.G., Kuipers, O.P. & de Vos, W.M. Контролируемые системы экспрессии генов Lactococcus lactis с пищевым индуктором низином. Прикладная и экологическая микробиология 62, 3662–3667 (1996).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Брэдфорд, М.M. Быстрый и чувствительный метод количественного определения количества белка в микрограммах, использующий принцип связывания белок-краситель. Аналитическая биохимия 72, 248–254, DOI: 10.1016 / 0003-2697 (76) -3 (1976).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Энрайт А. Дж., Ван Донген С. и Узунис К. А. Эффективный алгоритм для крупномасштабного обнаружения семейств белков. Nucleic Acids Research 30, 1575–1584 (2002).

    CAS Статья Google Scholar

  • Факторы, участвующие в колонизации и выживании бифидобактерий в желудочно-кишечном тракте | Письма о микробиологии FEMS

    » data-legacy-id=»fml12056-sec-0001″> Введение

    Бифидобактерии — это грамположительные бактерии, которые вместе с Collinsella составляют два основных представителя класса Actinobacteria , населяющих кишечник человека (Qin et al., 2010). Несколько исследований показали, что бифидобактерии могут встречаться в концентрациях выше 10 10 клеток на грамм фекалий, причем их больше у новорожденных и младенцев, чем у взрослых и пожилых людей (Arboleya et al. , 2011). Кроме того, текущие метагеномные исследования подтверждают мнение о том, что бифидобактерии составляют одну из основных бактериальных популяций у здоровых людей (Qin et al. , 2010). Их прием был связан с положительными эффектами, такими как предотвращение диареи и нормализация дисфункции кишечника.Таким образом, около штаммов Bifidobacterium были отнесены к категории пробиотиков.

    Для достижения своего эффекта бифидобактерии должны уметь выжить при желудочно-кишечном транзите и сохраняться в течение определенного периода времени в кишечнике. Таким образом, изучение процессов выживания и колонизации, а также метаболических преимуществ, позволяющих этим микроорганизмам оставаться живыми и метаболически активными в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) человека, имеют решающее значение для понимания их функциональной активности.В этом отношении характеристика механизмов, лежащих в основе взаимодействий бифидобактерий с хозяином, в течение многих лет затруднялась из-за отсутствия молекулярных инструментов, адаптированных для этого рода. Однако недавняя разработка экспрессионных векторов и систем генерации мутантов, а также огромный прогресс функциональной геномики и других омических технологий позволили научному сообществу заняться функциональностью бифидобактерий, используя хорошо зарекомендовавшие себя in vitro, и in vivo. модели.Таким образом, были выяснены стрессовые реакции на физико-химические состояния желудочно-кишечного тракта и установлена ​​роль конкретных молекул, участвующих в адгезии и колонизации кишечного эпителия. Кроме того, раскрыты основные метаболические пути усвоения пищевых углеводов, которые не перевариваются в верхних отделах ЖКТ. Эти исследования выявили широкий спектр стратегий, которые бифидобактерии используют для адаптации к конкретным условиям окружающей среды кишечника человека.

    » data-legacy-id=»fml12056-sec-0003″> Влияние низкого pH на физиологию бифидобактерий

    Сильные кислые условия, создаваемые составом желудочного сока, являются одним из первых барьеров, с которыми бифидобактерии справляются в желудке. За исключением Bifidobacterium animalis , устойчивость бифидобактерий к кислоте низкая. Таким образом, использование пробиотиков требует выделения штаммов с хорошей кислотостойкостью, которые обычно проявляют перекрестную устойчивость к другим технологическим и желудочно-кишечным стрессовым факторам (Sánchez et al., 2008).

    В результате воздействия сублетальных низких значений pH у бактерий может развиться устойчивость к последующим кислотным стрессам благодаря совокупности механизмов, индуцируемых кислотой. Молекулярные механизмы, лежащие в основе этого ответа на кислотную толерантность (ATR) у Bifidobacterium , были очерчены, и заметные различия в кислотостойкости стали очевидными у разных штаммов. На сегодняшний день только в одном исследовании сравнивали ATR у штаммов Bifidobacterium дикого типа и кислотоустойчивых производных (Sánchez et al., 2008).

    Воздействие низкого pH влияет на движущую силу протонов, что приводит к накоплению H + внутри клетки. Соответственно, кислотный ответ у B. animalis subsp. lactis и кислотная адаптация у Bifidobacterium longum были связаны с избыточной продукцией субъединиц F0-F1-АТФазы, которая противодействует накоплению H + за счет повышенной экструзионной активности H + (Sánchez et al. , 2008).Кроме того, увеличение количества аминокислот с разветвленной цепью и продукции аммиака, который захватывает протоны, действующие в качестве цитоплазматического буфера, также было связано с ATR в B. longum . Сходным образом кислотная адаптация была связана с другими изменениями, такими как изменения в метаболизме серных аминокислот, хотя ее конкретная связь с ATR все еще остается неясной (Sánchez et al. , 2008). Изменения поверхностных свойств определенных штаммов, влияющих на адгезию муцина, перемещение патогенов и ферментативные способности, также были связаны с приобретением кислотостойкости (Collado & Sanz, 2006; Sánchez et al., 2008).

    Сильное влияние условий окружающей среды, таких как наличие ферментируемых источников углерода или фазы роста, на устойчивость к кислотам было обнаружено у Bifidobacterium (Sánchez et al. , 2008). Это подчеркивает ограничения моделей in vitro для имитации условий, с которыми бифидобактерии сталкиваются в кишечнике, даже несмотря на то, что результаты in vitro устойчивости к кислоте Bifidobacterium коррелировали с выживаемостью в биореакторной модели желудочно-кишечного тракта (Ritter и другие., 2009).

    » data-legacy-id=»fml12056-sec-0005″> Другие кишечные факторы, влияющие на жизнеспособность бифидобактерий: ферменты и антимикробные пептиды

    Другие кишечные факторы, которые могут повлиять на выживаемость и функциональность Bifidobacterium в ЖКТ, включают пищеварительные ферменты, такие как пепсин и панкреатин. И желудочный, и панкреатический соки человека или искусственные соки, содержащие как пепсин, так и панкреатин, продемонстрировали сходные эффекты на выживаемость бифидобактерий in vitro .Однако, несмотря на потерю жизнеспособности бифидобактерий в желудочном соке, большинство штаммов, по-видимому, обладают естественной способностью выживать в растворах, содержащих панкреатин и пепсин (Masco et al. , 2007). Тем не менее, влияние пищеварительных ферментов на свойства Bifidobacterium еще предстоит описать. Например, Wang et al. (2010) недавно показали, что обработка пепсином in vitro влияет на адгезию к линиям кишечных клеток, что может коррелировать с белковой природой некоторых факторов адгезии Bifidobacterium (Guglielmetti et al., 2008 г .; Гонсалес-Родригес и др. , 2012).

    В ЖКТ бифидобактерии также сталкиваются с кишечными антимикробными пептидами, а именно дефензинами и кателицидинами. Они являются эффекторами врожденной иммунной системы млекопитающих и способствуют защите хозяина от кишечных микробных инфекций, регулируя микробные сообщества внутри ЖКТ. Эти соединения обладают широким спектром антимикробной активности и могут влиять на проглатываемые пробиотики. Было показано, что определенные дефенсины мыши особенно активны против патогенов, а не против комменсальных микроорганизмов (Masuda et al., 2011). Однако толерантность Bifidobacterium и ответ на дефенсины млекопитающих не получили большого научного внимания, поэтому очень мало известно о точных механизмах, участвующих в этих процессах. Более того, сообщалось, что некоторые пробиотики стимулируют выработку кишечных дефенсинов. В клиническом исследовании Kabeerdoss et al. (2011) недавно показали, что введение B. animalis subsp . lactis Bb12 приводит к увеличению выработки бета-2-дефенсина у людей, что может объяснить способность бифидобактерий предотвращать некоторые инфекции.

    » data-legacy-id=»fml12056-sec-0007″> Использование метаболических ресурсов кишечника человека

    Бифидобактерии могут использовать неперевариваемые организмом сложные углеводы, которые могут стимулировать их рост и метаболическую активность. Важная часть их геномов посвящена использованию этих источников углерода, что указывает на их адаптацию к кишечной среде.Несколько исследований показывают, что разные штаммы бифидобактерий предпочитают олигосахариды моносахаридам в качестве источников углерода. Метаболизм олиго- и полисахаридов обеспечивает конкурентное преимущество по сравнению с другими группами кишечных бактерий.

    Десять лет назад секвенирование генома B. longum NCC2705 показало высокое присутствие гликозилгидролаз, разлагающих широкий спектр ди-, три- и олигосахаридов. Schell et al. (2002) продемонстрировал, что переносчики гликозилгидролаз и олигосахаридов организованы в кластеры, которые структурированы в консервированные модули, включая репрессоры, реагирующие на сахар, переносчики олигосахаридов типа ABC и 1–6 генов, кодирующих различные типы гликозилгидролаз.В настоящее время, имея более 20 геномов бифидобактерий, доступных в общедоступных базах данных, мы знаем, что эти кластеры деградации олигосахаридов являются общей чертой для многих видов Bifidobacterium (Bottacini et al. , 2010). В следующих параграфах мы сосредоточимся на некоторых важных путях утилизации олигосахаридов бифидобактериями, которые частично объясняют их кишечную адаптацию (Таблица 2), хотя мы должны иметь в виду, что они демонстрируют множество возможностей утилизации сахара, направленных на использование другого углерода. источники (Покусаева и др., 2011).

    2

    Ферменты, участвующие в расщеплении неперевариваемых олигосахаридов и гликанов хозяина у бифидобактерий

    Aligosia as из человеческого молока (2011) гликозидазид В. adolescentis
    Вид Фермент Возможный субстрат Ссылки
    9246 sub infantis Endo-β- N -ацетилглюкозаминидазы N -гликаны гликопротеинов хозяина и олигосахариды грудного молока Garrido et al. (2012)
    α-сиалидаза Сиалилолигосахариды молока Sela et al. (2011)
    α-фукозидазы, N -ацетил-β-d-гексозаминидазы, β-галактозидазы Олигосахариды грудного молока Asakuma et al. (2011)
    B. bifidum α-фукозидазы, β-галактозидазы, β- N -ацетилгексозаминидаза, лакто- N -биозидаза
    α-сиалидаза Сиалилолигосахариды молока Kiyohara et al. (2011)
    β-галактозидазы Галактоолигосахариды Goulas et al. (2009)
    α-сиалидазы, β-галактозидазы, лакто- N -биозидаза, α-l-арабинофуранозидаза, β- N -ацетилгексозаминидаза, эндо-9- α-фукозидаза N -гликаны, O -гликаны и концевые сахара гликанов хозяина и муцин Turroni et al. (2010), 2011a)
    B. longum subsp. longum Endo-α- N -ацетилгалактозаминидаза O -гликан кишечных гликопротеинов муцина Katayama et al. (2005)
    α-l-арабинофуранозидаза Арабинан, арабиноксилан и арабиноолигосахариды Margolles & de los Reyes-Gavilán (2003), галкозид-галозид ns ns синтраза Олигосахариды и галактоолигосахариды грудного молока González et al. (2008)
    +
    бета-xylosidases, экзо-oligoxylanase, -L-арабинофуранозидаза, арабиноксилан arabinofuranohydrolase ксилобиозы, арабиноксилана, ксилоолигосахаридов и arabinoxylanooligosaccharides Lagaert и др. (2011)
    Амилаза Крахмал и родственные полисахариды Rhim et al. (2006)
    Б.breve Амилопуллуланаза Крахмал и родственные полисахариды Покусаева et al. (2011)
    β-фруктофуранозидаза Фруктоолигосахариды Покусаева и др. (2011)
    Целлодекстрин-связывающий белок, целлодекстринпермеаза, β-глюкозидаза Целлодекстрины Покусаева и др. (2011)
    Белок пермеазы транспортной системы ABC для метаболизма сахар-галактан, галактозидные симпортеры, β-глюкозидаза, гликозилтрансферазы, галактокиназа, галактозидазы, глутаминсинтетаза,

    -2-эпиглюказа -2-глютамин-синтетаза человеческого молока олигосахариды

    Turroni et al. (2011b)
    B. animalis subsp. lactis Сахар-связывающий белок, сахаропермеаза транспортной системы ABC, ксилозоизомераза, эндо-1,4- β-ксиланазы, β-ксилозидазы, ксилулозокиназа Ксилоолигосахариды Gilad et al. (2010)
    β-фруктофуранозидаза Фруктоолигосахариды Janer et al. (2004)
    Aligosia as из человеческого молока (2011) гликозидазид В. adolescentis
    Вид Фермент Возможный субстрат Ссылки
    B.longum subsp. infantis Endo-β- N -ацетилглюкозаминидазы N -гликаны гликопротеинов хозяина и олигосахариды грудного молока Garrido et al. (2012)
    α-сиалидаза Сиалилолигосахариды молока Sela et al. (2011)
    α-фукозидазы, N -ацетил-β-d-гексозаминидазы, β-галактозидазы Олигосахариды грудного молока Asakuma et al. (2011)
    B. bifidum α-фукозидазы, β-галактозидазы, β- N -ацетилгексозаминидаза, лакто- N -биозидаза
    α-сиалидаза Сиалилолигосахариды молока Kiyohara et al. (2011)
    β-галактозидазы Галактоолигосахариды Goulas et al. (2009)
    α-сиалидазы, β-галактозидазы, лакто- N -биозидаза, α-l-арабинофуранозидаза, β- N -ацетилгексозаминидаза, эндо-9- α-фукозидаза N -гликаны, O -гликаны и концевые сахара гликанов хозяина и муцин Turroni et al. (2010), 2011a)
    B. longum subsp. longum Endo-α- N -ацетилгалактозаминидаза O -гликан кишечных гликопротеинов муцина Katayama et al. (2005)
    α-l-арабинофуранозидаза Арабинан, арабиноксилан и арабиноолигосахариды Margolles & de los Reyes-Gavilán (2003), галкозид-галозид ns ns синтраза Олигосахариды и галактоолигосахариды грудного молока González et al. (2008)
    +
    бета-xylosidases, экзо-oligoxylanase, -L-арабинофуранозидаза, арабиноксилан arabinofuranohydrolase ксилобиозы, арабиноксилана, ксилоолигосахаридов и arabinoxylanooligosaccharides Lagaert и др. (2011)
    Амилаза Крахмал и родственные полисахариды Rhim et al. (2006)
    B. breve Амилопуллуланаза Крахмал и родственные полисахариды Покусаева и др. (2011)
    β-фруктофуранозидаза Фруктоолигосахариды Покусаева и др. (2011)
    Целлодекстрин-связывающий белок, целлодекстринпермеаза, β-глюкозидаза Целлодекстрины Покусаева и др. (2011)
    Белок пермеазы транспортной системы ABC для метаболизма сахар-галактан, галактозидные симпортеры, β-глюкозидаза, гликозилтрансферазы, галактокиназа, галактозидазы, глутаминсинтетаза,

    -2-эпиглюказа -2-глютамин-синтетаза человеческого молока олигосахариды

    Turroni et al. (2011b)
    B. animalis subsp. lactis Сахар-связывающий белок, сахаропермеаза транспортной системы ABC, ксилозоизомераза, эндо-1,4- β-ксиланазы, β-ксилозидазы, ксилулозокиназа Ксилоолигосахариды Gilad et al. (2010)
    β-фруктофуранозидаза Фруктоолигосахариды Janer et al. (2004)
    2

    Ферменты, участвующие в расщеплении неперевариваемых олигосахаридов и гликанов хозяина у бифидобактерий

    Aligosia as из человеческого молока (2011) гликозидазид В. adolescentis
    Вид Фермент Потенциальный эталонный субстрат
    subsp. infantis Endo-β- N -ацетилглюкозаминидазы N -гликаны гликопротеинов хозяина и олигосахариды грудного молока Garrido et al. (2012)
    α-сиалидаза Сиалилолигосахариды молока Sela et al. (2011)
    α-фукозидазы, N -ацетил-β-d-гексозаминидазы, β-галактозидазы Олигосахариды грудного молока Asakuma et al. (2011)
    B. bifidum α-фукозидазы, β-галактозидазы, β- N -ацетилгексозаминидаза, лакто- N -биозидаза
    α-сиалидаза Сиалилолигосахариды молока Kiyohara et al. (2011)
    β-галактозидазы Галактоолигосахариды Goulas et al. (2009)
    α-сиалидазы, β-галактозидазы, лакто- N -биозидаза, α-l-арабинофуранозидаза, β- N -ацетилгексозаминидаза, эндо-9- α-фукозидаза N -гликаны, O -гликаны и концевые сахара гликанов хозяина и муцин Turroni et al. (2010), 2011a)
    B. longum subsp. longum Endo-α- N -ацетилгалактозаминидаза O -гликан кишечных гликопротеинов муцина Katayama et al. (2005)
    α-l-арабинофуранозидаза Арабинан, арабиноксилан и арабиноолигосахариды Margolles & de los Reyes-Gavilán (2003), галкозид-галозид ns ns синтраза Олигосахариды и галактоолигосахариды грудного молока González et al. (2008)
    +
    бета-xylosidases, экзо-oligoxylanase, -L-арабинофуранозидаза, арабиноксилан arabinofuranohydrolase ксилобиозы, арабиноксилана, ксилоолигосахаридов и arabinoxylanooligosaccharides Lagaert и др. (2011)
    Амилаза Крахмал и родственные полисахариды Rhim et al. (2006)
    Б.breve Амилопуллуланаза Крахмал и родственные полисахариды Покусаева et al. (2011)
    β-фруктофуранозидаза Фруктоолигосахариды Покусаева и др. (2011)
    Целлодекстрин-связывающий белок, целлодекстринпермеаза, β-глюкозидаза Целлодекстрины Покусаева и др. (2011)
    Белок пермеазы транспортной системы ABC для метаболизма сахар-галактан, галактозидные симпортеры, β-глюкозидаза, гликозилтрансферазы, галактокиназа, галактозидазы, глутаминсинтетаза,

    -2-эпиглюказа -2-глютамин-синтетаза человеческого молока олигосахариды

    Turroni et al. (2011b)
    B. animalis subsp. lactis Сахар-связывающий белок, сахаропермеаза транспортной системы ABC, ксилозоизомераза, эндо-1,4- β-ксиланазы, β-ксилозидазы, ксилулозокиназа Ксилоолигосахариды Gilad et al. (2010)
    β-фруктофуранозидаза Фруктоолигосахариды Janer et al. (2004)
    Aligosia as из человеческого молока (2011) гликозидазид В. adolescentis
    Вид Фермент Возможный субстрат Ссылки
    B.longum subsp. infantis Endo-β- N -ацетилглюкозаминидазы N -гликаны гликопротеинов хозяина и олигосахариды грудного молока Garrido et al. (2012)
    α-сиалидаза Сиалилолигосахариды молока Sela et al. (2011)
    α-фукозидазы, N -ацетил-β-d-гексозаминидазы, β-галактозидазы Олигосахариды грудного молока Asakuma et al. (2011)
    B. bifidum α-фукозидазы, β-галактозидазы, β- N -ацетилгексозаминидаза, лакто- N -биозидаза
    α-сиалидаза Сиалилолигосахариды молока Kiyohara et al. (2011)
    β-галактозидазы Галактоолигосахариды Goulas et al. (2009)
    α-сиалидазы, β-галактозидазы, лакто- N -биозидаза, α-l-арабинофуранозидаза, β- N -ацетилгексозаминидаза, эндо-9- α-фукозидаза N -гликаны, O -гликаны и концевые сахара гликанов хозяина и муцин Turroni et al. (2010), 2011a)
    B. longum subsp. longum Endo-α- N -ацетилгалактозаминидаза O -гликан кишечных гликопротеинов муцина Katayama et al. (2005)
    α-l-арабинофуранозидаза Арабинан, арабиноксилан и арабиноолигосахариды Margolles & de los Reyes-Gavilán (2003), галкозид-галозид ns ns синтраза Олигосахариды и галактоолигосахариды грудного молока González et al. (2008)
    +
    бета-xylosidases, экзо-oligoxylanase, -L-арабинофуранозидаза, арабиноксилан arabinofuranohydrolase ксилобиозы, арабиноксилана, ксилоолигосахаридов и arabinoxylanooligosaccharides Lagaert и др. (2011)
    Амилаза Крахмал и родственные полисахариды Rhim et al. (2006)
    B. breve Амилопуллуланаза Крахмал и родственные полисахариды Покусаева и др. (2011)
    β-фруктофуранозидаза Фруктоолигосахариды Покусаева и др. (2011)
    Целлодекстрин-связывающий белок, целлодекстринпермеаза, β-глюкозидаза Целлодекстрины Покусаева и др. (2011)
    Белок пермеазы транспортной системы ABC для метаболизма сахар-галактан, галактозидные симпортеры, β-глюкозидаза, гликозилтрансферазы, галактокиназа, галактозидазы, глутаминсинтетаза,

    -2-эпиглюказа -2-глютамин-синтетаза человеческого молока олигосахариды

    Turroni et al. (2011b)
    B. animalis subsp. lactis Сахар-связывающий белок, сахаропермеаза транспортной системы ABC, ксилозоизомераза, эндо-1,4- β-ксиланазы, β-ксилозидазы, ксилулозокиназа Ксилоолигосахариды Gilad et al. (2010)
    β-фруктофуранозидаза Фруктоолигосахариды Janer et al. (2004)

    В толстой кишке неперевариваемые олигосахариды могут расщепляться бифидобактериями до моносахаридов. Затем моносахариды будут обрабатываться центральным углеводным катаболическим путем бифидобактерий, так называемым фруктозо-6-фосфатным шунтом или бифидным шунтом. Некоторые из самых распространенных диетических неперевариваемых олигосахаридов, присутствующих в нижних отделах ЖКТ, — это ксилоолигосахариды.Недавние исследования показали их бифидогенный эффект (Gilad et al. , 2010). Ксилоолигосахариды транспортируются в клетку транспортными системами ABC, а затем разлагаются внутриклеточно до d-ксилозы под действием ксилозидаз. Недавно были охарактеризованы ферменты, разрушающие ксилоолигосахариды, такие как экзоолигоксиланазы из Bifidobacterium adolescentis (Lagaert et al. , 2011). Различные исследования показали, что B. animalis subsp. lactis BB12 способен использовать ксилоолигосахариды в качестве источника углерода, но не может ферментировать ксилан, арабиноксилан или ксилозу (Gilad et al., 2010). Напротив, другие результаты показывают, что B. longum NCC2705 способен ферментировать ксилозу как единственный источник углерода (Liu et al. , 2011). Эти результаты предполагают наличие определенных адаптационных возможностей в зависимости от вида и штамма и указывают на то, что некоторые виды, такие как B. longum , могут иметь адаптивные преимущества перед другими видами, менее знакомыми с кишечной средой человека, такими как B. animalis subsp . . Лактис .

    С другой стороны, несколько исследований in vitro и in vivo показали, что добавленные в рацион галактоолигосахариды могут изменять профиль кишечной микробиоты за счет увеличения количества бифидобактерий.Эти галактоолигосахариды гидролизуются β-галактозидазами. Обращает на себя внимание способность некоторых β-галактозидаз из бифидобактерий продуцировать другие классы пребиотиков за счет трансферазной активности галактозильных групп по отношению к лактозе и синтезировать трансгалактоолигосахариды. Недавно несколько исследований открывают возможность использования штаммов Bifidobacterium для производства новых пребиотиков с видоспецифическим бифидогенным действием (Davis et al. , 2011).

    Инулин и фруктоолигосахариды представляют собой неперевариваемые олигосахариды, присутствующие в некоторых фруктах и ​​овощах, и, как сообщается, они стимулируют рост бифидобактерий.Β-фруктофуранозидаза — это фермент, ответственный за гидролиз фруктана и сахарозы. Ген, кодирующий этот фермент, был охарактеризован у B. animalis subsp. lactis DSM 10140 (Янер и др. , 2004). Короткоцепочечные фруктоолигосахариды обычно предпочтительны в качестве субстрата для роста, и многие виды не могут расти на инулине. В предыдущем исследовании 18 штаммов Bifidobacterium были сгруппированы в соответствии с их способностью полностью или частично ферментировать олигофруктозу, инулин или и то, и другое (Falony et al., 2009).

    Крахмал не переваривается и попадает в толстую кишку, являясь отличным источником углеводов для кишечных бактерий, способных вырабатывать амилолитические ферменты. Несколько исследований показали наличие активности α-амилазы и пуллуланазы у различных штаммов бифидобактерий, способных использовать крахмал, амилопектин и пуллулан. Была очищена и охарактеризована одна внеклеточная амилаза (AmyB) из B. adolescentis (Rhim et al. , 2006). Кроме того, ген apuB , кодирующий внеклеточную амилопуллуланазу типа II, был обнаружен у B.breve UCC2003. Этот ген необходим для метаболизма крахмала или длинноцепочечных мальтоолигосахаридов (Покусаева и др. , 2011).

    Недавно у бифидобактерий был охарактеризован путь галакто- N -биоза-лакто- N -биоза I. Посредством этого пути дисахариды из молока расщепляются активными внеклеточными гликозидазами олигосахаридов грудного молока (фукозидазы, сиалидазы, лакто- N -биозидазы, β-галактозидазы) и галакто- N -биоза.Кроме того, галакто- N -биоза является основной структурой сахара типа муцина, образованного активными внеклеточными гликозидазами, такими как эндо-α- N -ацетилгалактозаминидаза (EngBF) и α-l-фукозидаза (AfcA), действующие на муцин. гликопротеины (Turroni et al. , 2011a). Анализ экспрессии генов B. longum subsp . longum , выращенный в присутствии грудного молока, показал повышенную регуляцию генов, участвующих в пути галактоза / лакто- N -биоза (González et al., 2008). С другой стороны, остатки лакто- N -биозы олигосахаридов грудного молока могут действовать как бифидогенный фактор у младенцев, находящихся на грудном вскармливании. Они используются в качестве источника углеводов штаммами, которые обычно колонизируют ЖКТ младенцев, такими как B. longum subsp. infantis , B. longum subsp. longum, B. bifidum и B. breve . Эти олигосахариды не оказывали пребиотического действия на штаммы, обнаруженные во взрослом желудочно-кишечном тракте, такие как B.adolescentis , Bifidobacterium catenulatum , Bifidobacterium angulatum и Bifidobacterium dentium , а также на других молочнокислых и кишечных бактериях (Xiao et al. , 2010). Этот пребиотический эффект подтверждается информацией, содержащейся в геномах бифидобактерий из ЖКТ младенцев. Типичные виды от младенцев (например, B. longum subsp. infantis и B. breve ) имеют больше генов, которые, по прогнозам, участвуют в утилизации олигосахаридов грудного молока, чем виды, обычно населяющие ЖКТ взрослых, которые имеют больше генов, участвующих в метаболизме. сложных углеводов растительного происхождения (Таблица 2).Некоторые исследования показали, что B. longum subsp . Infantis , B. breve и B. bifidum могли расти на олигосахаридах грудного молока в качестве единственного источника углерода (Ward et al. , 2007; Turroni et al. , 2011b). В этом контексте олигосахариды грудного молока могут играть роль в укрепляющих здоровье свойствах грудного молока человека, а также важную роль в питании младенцев во время и после отлучения от груди.

    Наконец, муцин кишечника является одним из наиболее распространенных метаболических ресурсов бактерий, населяющих кишечник человека.В связи с этим несколько исследований продемонстрировали способность различных бифидобактерий метаболизировать кишечную слизь человека, например B. longum , B. breve и B. bifidum (Ruas-Madiedo et al. , 2008 ). Кроме того, анализ последовательности генома B. bifidum PRL2010 продемонстрировал его способность метаболизировать муцин и предполагает, что эта способность может способствовать колонизации кишечника младенца (Turroni et al. , 2010).

    Набор ферментов, упомянутых выше, обеспечивает бифидобактерии способность разлагать источники углерода, специфически обнаруженные в кишечнике человека, и эта способность дает избирательное преимущество перед другими бактериями, менее приспособленными к использованию этих метаболических ресурсов. Следовательно, эти метаболические возможности дают бифидобактериям преимущество с точки зрения выживания и колонизации в ЖКТ человека.

    «> Благодарности

    Авторы благодарят Министерство науки и инноваций Испании (MICINN) и «Plan Nacional I + D + i» за финансовую поддержку исследовательской работы в рамках проектов AGL2010-14952 и RM2010-00012-00-00. Б.С. был получателем постдокторского контракта Хуана де ла Сьервы, а И.Г.-Р.был получателем гранта FPI от MICINN. L.R. имел контракт JAE-Predoctoral, финансируемый CSIC.

    Заметки автора

    © 2013 Федерация европейских микробиологических обществ. Опубликовано Blackwell Publishing Ltd. Все права защищены

    границ | Неэффективный метаболизм олигосахаридов молока человека Лакто-N-тетраоза и лакто-N-неотетраоза сдвигает Bifidobacterium longum subsp.младенческая физиология

    Введение

    Грудное вскармливание имеет решающее значение для развития и здоровья младенцев в отсутствие заменителей молока. Грудное молоко содержит высокую концентрацию неперевариваемых олигосахаридов, а также других питательных молекул, которые способствуют росту, который наблюдается в раннем возрасте (1–5). Олигосахариды грудного молока (HMOs) представляют собой неперевариваемые углеводы, растворимые в материнском молоке, и состоят из пяти моносахаридов: D-глюкозы (Glc), D-галактозы (Gal), N, -ацетилглюкозамина (GlcNAc), L-фукозы (Fuc). ) и N, -ацетилнейраминовая кислота (Neu5Ac или сиаловая кислота) с различной степенью полимеризации и разветвления (6–9).Эти олигосахариды не метаболизируются непосредственно младенцем; однако комменсальные бифидобактерии одновременно эволюционировали в кишечнике грудного ребенка, чтобы использовать HMO (10, 11).

    Bifidobacterium longum subsp. infantis ( B. infantis ) колонизирует грудного ребенка и обычно преобладает в микробиоме кишечника младенца (12–15). Модель B . infantis Геном кодирует набор гликозилгидролаз, переносчиков олигосахаридов и катаболических ферментов, которые делают возможной утилизацию HMO (10, 16-19).Как гликозилгидролазы, так и трансмембранные переносчики питают олигосахариды молока и их производные по центральному ферментативному пути бифидобактериальной фруктозо-6-фосфатфосфокетолазы (F6PPK). F6PPK считается уникальным для рода Bifidobacterium , который генерирует АТФ из гексоз посредством фосфорилирования на уровне субстрата, что приводит к секреции конечных продуктов для рециклирования кофакторов (20–23). Бифидобактерии первоначально превращают один моль фруктозо-6-фосфата в один моль эритрозо-4-фосфата и один моль ацетилфосфата через F6PPK (EC 4.1.2.22). Трансальдолаза (EC 2.2.1.2) и транскетолаза (EC 2.2.1.1) превращают эритрозо-4-фосфат и один моль фруктозо-6-фосфата в два моля ксилулозо-5-фосфата, которые превращаются в два моля ацетилфосфата. и глицеральдегид-3-фосфат за счет активности ксилулозо-5-фосфат-фосфокетолазы (EC 4.1.2.9). Ацетилфосфат дефосфорилируется в ацетат ацетаткиназой (EC 2.7.2.1), сопровождаемый одним АТФ на ацетилфосфат (24). Кроме того, глицеральдегид-3-фосфат окисляется до пирувата с образованием единственного АТФ.Пируват превращается в лактат лактатдегидрогеназой (EC 1.1.1.27) вместе с рециркуляцией NAD + из NADH (25). На каждые 2 моля гексозы, попадающей в путь F6PPK, образуется 3 моля ацетата и 2 моля лактата (то есть соотношение 1,5). На основании транскриптомных данных вполне вероятно, что B. infantis катаболизирует моносахариды, полученные из HMO, через путь F6PPK с образованием АТФ (26). Это потенциально связывает физиологию бифидобактерий (то есть поток через путь F6PPK) с питанием и здоровьем младенцев, как B.Infantis приносит пользу своему развивающемуся хозяину (27, 28).

    В целом, все штаммов B. infantis , исследованные на сегодняшний день, эффективно используют ОПЗ, полученные от нескольких матерей-доноров, за исключением одной (29–33, 34). Тетрасахариды лакто- N -тетраоза (LNT) и лакто- N -неотетраоза (LNnT) представляют собой очень распространенные олигосахариды, секретируемые с грудным молоком (2, 6). LNT (Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc) классифицируется как HMO типа I, который включает лактозил, связанный с остатком лакто- N -биозы (LNB) (Galβ1-3GlcNAc).Напротив, LNnT (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc) является изомером LNT и классифицируется как олигосахарид типа II, связывающий концевой лактозил с N -ацетиллактозамином (LacNAc) (Galβ1-4GlcNAc). Эти изомеры идентичны, за исключением единственной гликозидной связи (т. Е. Β1-3 против β1-4), что приводит к гипотезе о том, что эта структурная вариация отвечает за различные фенотипы в использовании бифидобактериями этих основных HMO.

    Материалы и методы

    Бактериальные штаммы и размножение

    Штаммы бактерий, использованные в этом исследовании, сведены в Таблицу 1.Штаммы бифидобактерий размножали в среде De Man Rogosa Sharp (MRS, Oxoid, Hampshire, England) с добавлением 0,05% (вес / объем) гидрохлорида L-цистеина (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури) (35) при 37 ° C. в анаэробных условиях (Coy Laboratory Products, Grass Lake, MI). Бактериальные штаммы обычно проверяли с использованием бифидобактериально-специфичного анализа фосфокетолазы (36) и бифидобактериально-специфической ПЦР, нацеленной на последовательность гена 16S рРНК, с использованием ранее разработанных Bif164-F (5′-GGGTGGTAATGCCGGATG-3 ‘) и Bif662-RGGTAAC -3 ′) (37).Кроме того, был проведен анализ соотношения Bifidobacterium longum / infantis (BLIR) на основе ПЦР для проверки подвидов, как описано ранее (38).

    Таблица 1 . Список штаммов, использованных в этом исследовании a .

    Анализ роста для микропланшетов

    Для оценки фенотипов роста в 96-луночном формате ночные культуры инокулировали 1% (об. / Об.) В модифицированную среду MRS (mMRS; определенный углеводный субстрат и без ацетата).Углеводные субстраты, используемые в этом исследовании, включают глюкозу (Sigma-Aldrich Co. Сент-Луис, Миссури), галактозу (Sigma-Aldrich Co. Сент-Луис, Миссури), лактозу (Sigma-Aldrich Co. Сент-Луис, Миссури), L. -фукоза (Sigma-Aldrich Co., Сент-Луис, Миссури), N -ацетилглюкозамин (GlcNAc) (Tokyo Chemical Industry Co, Токио, Япония), лакто- N -тетраоза (LNT) (Elicityl-oligotech, Crolles, Франция) и лакто- N -неотетраоза (LNnT) (Elicityl-oligotech, Crolles, Франция) в конечной концентрации 2% (мас. / Об.) В качестве единственного источника углерода.Источники углеводов были включены в культуральную среду в неограничивающих концентрациях. Анализ роста проводили в анаэробных условиях при 37 ° C в течение 48 часов путем оценки оптической плотности при 600 нм (OD 600 нм ) на автоматическом спектрофотометре для микропланшетов PowerWave HT (BioTek Instruments, Inc. Winooski, VT), помещенном в анаэробную камеру. Каждый штамм оценивали в трех биологических повторностях с тремя техническими повторностями. Инокулированная среда mMRS в отсутствие углеводных субстратов служила отрицательным контролем.Кинетику роста бактерий рассчитывали с использованием Wolfram Mathematica 10.3 Student Edition с помощью приведенного ниже уравнения, как описано у Dai et al. (39).

    ΔOD (t) = ΔODasym {11 + exp [ktc − t] −11 + exp [ktc]}

    ΔOD asym — это уровень роста в стационарной фазе, где k представляет скорость роста, а tc — точка перегиба, указывающая время достижения максимальной скорости роста.

    Характеристика конечных продуктов метаболизма микробов

    Конечные продукты бактериальной ферментации количественно определяли с помощью ВЭЖХ.Первоначально штаммы бактерий размножали, как описано выше. Бесклеточные супернатанты из ростков микропланшетов получали на ранней стационарной фазе и фильтровали через фильтр 0,22 мкм (Sartorius Corp, Богемия, Нью-Йорк) после центрифугирования и хранили при -20 ° C до дальнейшего анализа. Органические кислоты определяли количественно с использованием системы ВЭЖХ Schimadzu, оснащенной детектором показателя преломления 20A (Schimadzu Corp., Киото, Япония). Разделение проводили с использованием колонки Aminex HPX-87H (7,8 мм ID × 300 мм, Bio Rad Laboratories, Hercules, CA) при 30 ° C в подвижной фазе 5 мМ H 2 SO 4 при скорости потока 0.6 мл / мин при объеме инъекции 20 мкл. Стандарты, включая органические кислоты (например, уксусную кислоту, молочную кислоту, муравьиную кислоту), этанол и углеводы (например, глюкозу, галактозу, лактозу и GlcNAc), были приобретены у Sigma-Aldrich Co. (Сент-Луис, Миссури). Концентрации метаболитов рассчитывали по стандартным кривым, полученным из внешних стандартов для шести концентраций (0,5, 1, 5, 10, 20 и 50 мМ). Профилирование метаболитов проводили в трех экземплярах, и каждое измерение проводили в двух экземплярах. Профили метаболитов для каждого штамма, присутствующего на панели углеводов, анализировали с помощью MetaboAnalyst 3.0 (http://www.metaboanalyst.ca) (40). Потребление сахара в процентах рассчитывали путем деления количества моно- и дисахаридов, потребленных после ферментации, на концентрацию источника углеводов перед ферментацией. Процентное извлечение углерода рассчитывали путем деления общего количества углерода, извлеченного из метаболитов, на общее количество углерода, присутствующего в процессе предварительной ферментации, за вычетом общего количества углерода в источнике углеводов после ферментации.

    Количественный анализ ПЦР в реальном времени

    Б.Экспрессию гена infantis проводили количественной ПЦР в реальном времени (qRT-PCR) на относительной основе. Образцы объемом 1 мл собирали в середине экспоненциальной фазы (OD 600 нм ~ 0,4–0,6 варьируется в зависимости от источника углеводов), осаждали при 12000 × g в течение 2 мин и хранили в 1 мл Ambion RNAlater (Life Technologies, Carlsbad, CA ). Экстракцию РНК и преобразование кДНК проводили, как описано ранее (26). Вкратце, образцы центрифугировали при 12000 × g в течение 2 минут для сбора осадка клеток.Осадок дважды промывали буфером PBS для удаления остатков RNAlater и центрифугировали при 12000 × g в течение 2 минут. Тотальную РНК экстрагировали с использованием набора Ambion RNAqeous-Mini (LifeTechnologies, Carlsbad, CA) в соответствии с инструкциями производителя. Клетки, суспендированные в буфере для лизиса, переносили в пробирки Lysing Matrix E (MP Biomedicals LLC, Солон, Огайо) для разрушения клеточных стенок путем двукратного биения шариков со скоростью 5,5 м / с в течение 30 с с использованием гранулы FastPrep 24 (MP Biomedicals, Санта-Ана, Калифорния). ). Тотальную РНК элюировали в 50 мкл раствора EB и немедленно подвергали обработке ДНКазой Ambion Turbo DNA-free (Invitrogen, Вильнюс, Литва) с использованием 1 мкл ДНКазы I в течение 30 мин.Впоследствии общую РНК преобразовывали в кДНК с использованием набора для обратной транскрипции кДНК высокой емкости (Applied Biosystems, Карлсбад, Калифорния) в соответствии с инструкциями производителя. Полученную кДНК количественно оценивали на спектрофотометре Nanodrop 2000 (Thermo Fisher Scientific Inc., Agawam, MA). QRT-PCR выполняли в системе 7500 Fast Real-Time PCR System (Applied Biosystems, Сингапур) с PowerUP SYBR Green Master Mix (Applied Biosystems, Foster City, CA) с использованием 200 нг входящей кДНК. Условия реакции были указаны в соответствии с рекомендациями производителя и оптимизированы для конкретного целевого локуса.Праймеры для qRT-PCR были сконструированы с использованием программного обеспечения Primer3 (таблица S1; http: // frodo.wi.mit.edu). Ген Blon_0393, кодирующий цистеинил-тРНК синтетазу, как и ранее использовали в качестве эндогенного контроля (16, 41). Рост на лактозе (2% масс. / Об.) Служил эталонным условием для экспрессии гена. Результаты были выражены как кратное изменение относительно эталона. Эти эксперименты были проведены в трех экземплярах, а технические измерения были выполнены в трех повторностях. После обработки ДНКазой отсутствие геномной ДНК подтверждали с использованием общей РНК в качестве матрицы с помощью qRT-PCR (т.е.е., эндогенная контрольная реакция).

    Статистический анализ

    Отношения между асимптотической OD 600 нм , темпами роста и метаболитами были охарактеризованы с помощью анализа главных компонентов (PCA) и иерархической кластеризации с помощью метода Варда и евклидовых расстояний с использованием R (R.3.4.0). Выбросы определялись в соответствии с их расстоянием до среднего в пределах биологических повторов, которые не учитывались, чтобы сохранить как минимум три биологических повтора. Когда рост сахаров не наблюдался, значения были присвоены как «0» для анализа функции PCA (prcomp), и графики PCA были построены с использованием ggbiplot в R.Кинетику роста, концентрации метаболитов, кратное изменение экспрессии генов в культуре клеток для B. infantis ATCC 15697 подвергали однофакторному дисперсионному анализу (ANOVA) и тесту HSD Тьюки для множественных сравнений между источниками углеводов. Кратность изменения экспрессии гена B. infantis , кинетику роста и метаболиты между штаммами анализировали с помощью двухфакторного дисперсионного анализа. Простые эффекты и эффекты основных факторов были определены с помощью теста HSD Тьюки для множественных сравнений источников углеводов для одного и того же штамма и между штаммами для определенного источника углеводов.

    Биоинформатический анализ данных транскриптома

    Транскриптомные данные (т.е. необработанные считывания) B. infantis ATCC 15697 при выращивании на лактозе, LNT и LNnT были получены из ранее проведенного исследования RNA-seq (26), публично депонированного в базе данных NCBI Gene Expression Omnibus (http : //www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/) под регистрационным номером GSE58773 (и личное общение с Даниэль Лемей). Эти данные были загружены в Зеленый кластер высокопроизводительных вычислений штата Массачусетс (MGHPCC), который использовался для всех вычислительных / статистических анализов, если не указано иное.Считывания РНК-seq были сопоставлены со ссылкой B. longum subsp. infantis Геном ATCC 15697 (NC_011593.1). Кодирующие области генома ATCC 15697 были подвергнуты этому анализу. Для анализа дифференциальной экспрессии были получены общие и уникальные считывания генов, совпадающие с конкретным геномным локусом (т. Е. Тегом локуса), а также рассчитанные необработанные подсчеты.

    Дифференциальная экспрессия генов

    Чтобы идентифицировать и количественно оценить величину дифференциально экспрессируемых генов, R-пакет DESeq2 был использован для анализа необработанных данных подсчета (42).Гены со средним числом <200 были исключены из анализа предварительной фильтрацией. DESeq2 применяет тест Вальда для статистического анализа. Скорректированные p ≤ 0,05 были определены как статистически значимые.

    Противовоспалительный анализ, проведенный на клеточной культуре модели

    Линии клеток Caco-2 (ATCC HTB 37) обычно культивировали в среде Игла, модифицированной по Дульбекко с высоким содержанием глюкозы (DMEM) (Corning, Manassas, VA), с добавлением NaHCO 3 (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури), 1 % заменимых аминокислот (Gibco, Дублин, Ирландия), 100 Ед / мл пенициллин-стрептомицин (Gibco, Дублин, Ирландия), 10% (об. / об.) фетальной бычьей сыворотки (Seradigm VWR, Radnor, PA) и 7 mM HEPES (Gibco, Дублин, Ирландия).Клетки Caco-2 обычно выращивали в 20-сантиметровых чашках Петри и субкультивировали при 80% конфлюэнтности и поддерживали при 37 ° C в увлажненной атмосфере с 5% (об. / Об.) CO 2 в воздухе.

    Клетки дифференцировали на пассажах 30–32 и собирали путем диссоциации 90% конфлюэнтной исходной культуры с 0,25% трипсином / ЭДТА (Gibco, Дублин, Ирландия). Для анализа воспаления клетки Caco-2 высевали в 24-луночный планшет в концентрации 1-2 × 10 5 клеток / см 2 и дифференцировали в течение 17 дней, меняя среду каждые 2-3 дня.Репликационные супернатанты, собранные из B. infantis ATCC 15697, растущих на лактозе, LNT и LNnT, смешивали в равном объеме и добавляли в DMEM до конечной концентрации 15% (об. / Об.). Сто микролитров контрольных образцов уксусной кислоты, молочной кислоты и муравьиной кислоты смешивали с DMEM. Затем среду добавляли в каждую лунку в трех экземплярах и инкубировали при 37 ° C в атмосфере 5% CO 2 в течение 2 часов. Для отрицательного и положительного контролей трижды засевали только DMEM.После инкубации в лунки добавляли 10 мкл 5 мг / мл липополисахарида (LPS, Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури) в PBS и инкубировали в течение 24 часов для обработок. В качестве отрицательного контроля использовали только ЛПС. Только PBS служил раствором-носителем и контрольным образцом. После инкубации клетки отделяли от поверхности планшета инкубацией с трипсином / ЭДТА, суспендировали в 500 мкл раствора RNAlater и хранили при -80 ° C до экстракции РНК.

    Относительную экспрессию гена интерлейкина-8 (IL-8), связанную с экспрессией LPS-индуцированного воспаления, количественно оценивали с помощью qRT-PCR.Тотальную РНК экстрагировали с использованием набора для экстракции Ambion RNAqeous-Total RNA (Invitrogen, Вильнюс, Литва) в соответствии с инструкциями производителя. Клетки, суспендированные в буфере для лизиса, переносили в пробирки Lysing Matrix D, специфичные для культуры эукариотических клеток и тканей (MP Biomedicals LLC, Солон, Огайо), и подвергали воздействию скорости 5,5 м / сек в течение 30 секунд дважды с использованием гранулы FastPrep 24 ( MP Biomedicals, Санта-Ана, Калифорния). Общую РНК элюировали в 50 мкл раствора EB и немедленно подвергали обработке ДНКазой Ambion Turbo DNA-free (Invitrogen, Вильнюс, Литва) с использованием 1 мкл ДНКазы I в течение получаса.Суммарную РНК преобразовывали в кДНК с использованием набора для обратной транскрипции кДНК высокой емкости (Applied Biosystems, Карлсбад, Калифорния) в соответствии с инструкциями производителя. Полученную кДНК количественно оценивали на спектрофотометре Nanodrop 2000 (Thermo Fisher Scientific Inc., Agawam, MA). Анализ qRT-PCR выполняли с использованием системы 7500 Fast Real-Time PCR System (Applied Biosystems, Сингапур) с PowerUP SYBR Green Master Mix (Applied Biosystems, Foster City, CA) с использованием 200 нг кДНК с праймерами GAPDH-F (5 ′ -GTCGCTGTTGAAGTCAGAGG-3 ‘) и GAPDH-R (5′-GAAACTGTGGCGTGATGG-3′) для эндогенного контроля и праймеры IL-8-F (5’-GACCACACTGCGCCAACAC-3 ‘) и IL-8-R (5’-CTTCTCCACAAC 3 ′) (43).Условия цикла ПЦР применялись в соответствии с рекомендациями производителя и специально адаптированы к целевым генам. Дополнительные маркеры воспаления были протестированы с использованием праймеров IL-10-F (5′-GGTTGCCAAGCCTTGTCTGA-3 ′), IL-10-R (5′-AGGGAGTTCACATGCGCCT-3 ′) (44) и TNF-α-F (5 ′ -TCAACCTCCTCTCTGCCATC-3 ‘), TNF-α-R (5′-CCAAAGTACACCTGCCCAGA-3’) (45).

    Результаты

    B. longum subsp. infantis демонстрирует фенотипы дивергентного роста во время использования молочных олигосахаридов лакто- N -тетраоза и лакто- N -неотетраоза

    Для понимания B.Infantis метаболизма HMO, типовой штамм ATCC 15697 подвергали выращиванию на очищенных видах HMO и составляющих моно- и дисахаридах. Соответственно, B. infantis ATCC 15697 активно росли на лактозе (OD 600 нм , asym = 1,27 ± 0,12, k = 0,56 ± 0,03 h -1 ), а также на галактозе (OD 600 нм , asym = 1,20 ± 0,13, k = 0,61 ± 0,02 ч −1 ) (рисунок 1). Вид HMO LNT использовался в качестве единственного источника углеводов в аналогичной степени (OD 600 нм , asym = 1.19 ± 0,24, k = 0,51 ± 0,02 ч -1 ) в качестве этих двух составляющих остатков (рисунок 1). Интересно, что структурный изомер LNnT способствовал более умеренному профилю роста (OD 600 нм , asym = 0,85 ± 0,09, k = 0,57 ± 0,04 ч -1 ) ( p <0,05) (Рисунок 1). Штамм B. infantis не рос на составляющих HMO GlcNAc и фукозе в качестве единственного источника углеводов. Примечательно, что рост на глюкозе был непостоянным с точки зрения конечной OD 600 нм ; поэтому сравнение с другими углеводами было ограничено.Значительная разница между использованием LNT и LNnT ( p <0,05) предполагает, что эти HMO метаболизируются посредством различных механизмов, которые различаются по эффективности (рис. 1A). Различия в скорости роста между видами ОПЗ не наблюдались, что указывает на эквивалентное предпочтение LNT и LNnT (рис. 1B). B. infantis ATCC 15697 демонстрировал аналогичные скорости роста для лактозы, галактозы и LNnT ( p > 0,05). Хотя эффективность роста галактозы и LNT одинакова (рис. 1A), B.Infantis ATCC 15697 предпочитает галактозу LNT, о чем свидетельствует скорость роста ( p <0,05). В совокупности единственное структурное различие между LNT и LNnT напрямую связано с эффективностью, с которой B. infantis использует эти виды HMO. Предыдущие исследования показывают, что ATCC 15697 растет как на LNT, так и на LNnT, достигая OD 600 нм > 0,8, однако в этих исследованиях не сообщалось о специфическом асимптотическом росте (т.е. эффективности) или скорости роста (т.е. предпочтении) при выращивании на этих участках. два вида ОПЗ (17, 26, 46, 47).Таким образом, важно, что ATCC 15697 демонстрирует четкие различия в использовании между LNT и LNnT при накоплении биомассы до значений OD 600 нм > 0,8.

    Рисунок 1 . B. longum subsp. infantis ATCC 15697 кинетика роста при использовании углеводов молока. Конечная асимптотическая OD 600 нм (A) и скорость роста (k, h -1 ) (B) для B. infantis ATCC15697, существующих на среде mMRS, содержащей 2% (мас. / Об.) Галактозы (Gal), лактоза (Lac), лакто- N -тетраоза (LNT) или лакто- N -неотетраоза (LNnT).Кинетика роста рассчитывалась с помощью Wolfram Mathematica 10.3. Данные представляют собой среднее значение ± SD трех независимых экспериментов. Одиночная звездочка (*) указывает на значительные различия между использованием углеводов, оцененных с помощью одностороннего дисперсионного анализа и множественного сравнения Тьюки ( p <0,05).

    Конечные продукты метаболизма дифференцированно секретируются в зависимости от олигосахаридного субстрата молока: лакто-

    N -тетраоза или лакто- N -неотетраоза

    Конечные продукты ферментации были профилированы, чтобы детализировать метаболические последствия потока углеводов HMO через путь F6PPK.Во время ферментации гексозы уксусная кислота и молочная кислота обычно секретируются в теоретическом соотношении 1,5. Напротив, образование муравьиной кислоты не ожидается в большинстве испытанных на сегодняшний день условий (20, 47). Абсолютные концентрации молочной кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты, этанола и соотношения между этими метаболитами показаны на рисунке 2. B. infantis ATCC 15697 производит аналогичные концентрации молочной кислоты при росте на галактозе, лактозе и LNT ( 42,5 ± 5,7, 47.8 ± 5,7 и 46,5 ± 2,5 мМ соответственно) ( p > 0,05, рисунок 2A). Однако при использовании LNnT выделялась гораздо более низкая концентрация молочной кислоты (29,5 ± 5,9 мМ) по сравнению с метаболизмом других углеводов ( p <0,05). Интересно, что концентрации муравьиной кислоты и этанола были значительно выше при выращивании на LNnT (16,3 ± 4,1 и 2,5 ± 1,1 мМ соответственно). Это контрастирует с относительно меньшими концентрациями при росте на LNT, лактозе и галактозе ( p <0.05, рисунки 2C, D).

    Рисунок 2 . B. longum subsp. infantis ATCC 15697 конечные продукты ферментации при использовании углеводов молока через путь F6PPK. Абсолютные концентрации молочной кислоты (A) , уксусной кислоты (B) , муравьиной кислоты (C) и этанола (D) . Кроме того, отношение уксусной кислоты к молочной кислоте (E) , отношение муравьиной кислоты к молочной кислоте (F) , отношение муравьиной кислоты к уксусной кислоте (G) и отношение этанола к молочной кислоте (H) .Все панели представляют собой B. infantis ATCC15697, растущие на среде mMRS, содержащей 2% (масс. / Об.) Галактозы (Gal), лактозы (Lac), лакто- N -тетраозы (LNT) или лакто- N -неотетраозы. (LNnT). Средние значения из независимых биологических повторов (трех или более) показаны столбиками, представляющими стандартные отклонения средних значений. Значения производства органической кислоты выражены в миллимолярных (мМ) абсолютных концентрациях. Одиночная звездочка (*) обозначает значительные различия между продукцией метаболитов, оцененной с помощью однофакторного дисперсионного анализа и теста множественного сравнения Тьюки ( p <0.05).

    Метаболизм

    LNnT привел к самой высокой концентрации секретируемой уксусной кислоты (84,8 ± 4,4 мМ, рис. 2B) и значительно отличался от метаболизма LNnT ( p <0,05). В целом ожидается, что концентрации ферментативных конечных продуктов будут положительно коррелировать с конечной биомассой (48), поскольку большее количество углеводов, обрабатываемых путем F6PPK, приводит к большему секреции органических кислот. Следовательно, ожидается, что концентрации молочной и уксусной кислот будут выше, когда будет достигнута большая биомасса (47).Однако концентрации уксусной кислоты при использовании галактозы, лактозы и LNnT существенно не отличались друг от друга ( p > 0,05). В целом, эти данные подтверждают гипотезу о том, что B. infantis использует другой механизм при использовании LNnT, чем LNT.

    Соотношение секретируемых конечных продуктов указывает на альтернативный путь метаболизма лакто-

    N -неотетраозы

    бифидобактерий, включая B. infantis , катаболизируют 2 моля гексозы с выделением 2 моль молочной кислоты и 3 моль уксусной кислоты через путь F6PPK (рис. 3).Этот теоретический выход (т.е. соотношение ацетат: лактат 1,5) был достигнут во время роста на галактозе и лактозе (1,56 ± 0,01 и 1,58 ± 0,01, соответственно, рис. 2E). Во время метаболизма HMO, использование LNT и LNnT изменило соотношение в сторону большей продукции уксусной кислоты (1,84 ± 0,01 и 2,08 ± 0,14, соответственно, p <0,05, рис. 2E). Вероятно, это связано с деацетилированием остатка GlcNAc, по крайней мере частично. Примечательно, что это соотношение значительно различается между использованием LNT и LNnT, причем последний испытывает более сильный сдвиг ( p <0.05). Если оба изомера HMO увеличивают относительную долю уксусной кислоты посредством деацетилирования GlcNAc, более высокое соотношение во время метаболизма LNnT связано либо со снижением продукции молочной кислоты, либо с увеличением продукции уксусной кислоты в результате превращения ацетил-КоА.

    Рисунок 3 . Bifidobacterium longum subsp. infantis метаболических путей для использования лакто- N -тетраозы (LNT) и лакто- N -неотетраозы (LNnT) и составляющих их моносахаридов.LNT и LNnT перемещаются через клеточную мембрану при помощи переносчиков ABC. Внутриклеточные гликозилгидролазы перерабатывают HMO в составляющие моносахариды для вступления в центральный путь ферментации. Этот путь включает характерную активность фруктозо-6-фосфатфосфокетолазы (F6PPK), обозначенную синим цветом. Гены, кодирующие внутриклеточные метаболические ферменты, изображены рядом со стрелками в соответствии с их меткой локуса в геноме ATCC 15697. Сплошные стрелки представляют собой прямые преобразования, а пунктирные стрелки показывают последовательные действия нескольких ферментов.Прогнозируемые катаболические операции, которые влияют на путь F6PPK и соответствующие им продукты, обозначены фиолетовым цветом. Стехиометрические коэффициенты секретируемых метаболитов, АТФ и NAD + , образующихся в процессе метаболизма, отмечены красным. Включены экспериментальные наблюдения, представленные на рисунках 1, 2, включая стехиометрию.

    Метаболизм

    LNnT характеризовался значительным увеличением продукции муравьиной кислоты и этанола, несмотря на более низкую биомассу. Соответственно, соотношение муравьиной кислоты к молочной кислоте было значительно выше во время метаболизма LNnT ( p <0.05, рисунок 2F). Точно так же метаболизм LNnT значительно увеличил отношение муравьиной кислоты к уксусной кислоте ( p <0,05, рис. 2G). Теоретическое соотношение муравьиной кислоты и уксусной кислоты составляет 2: 5 при более чем 50% превращении ацетил-КоА в уксусную кислоту (25). Это соотношение было достигнуто во время метаболизма LNnT (рис. 2G). Это отчасти означает, что пируват перемещается в сторону ацетил-КоА, что приводит к большему образованию муравьиной и уксусной кислоты, чем молочной кислоты. Соответственно, соотношение этанола и молочной кислоты во время ферментации LNnT значительно отличалось от LNT, а также других углеводов ( p <0.05, рисунок 2H). Теоретическое соотношение составляет 1: 1, когда 50% ацетил-КоА превращается в этанол. Более высокое отношение этанола к молочной кислоте в LNnT указывает на то, что образование этанола происходит для регенерации NAD + . Теоретическое соотношение не было достигнуто (~ 0,08), таким образом, это объясняет, что ацетил-КоА был в основном преобразован в уксусную кислоту, а не в этанол для увеличения производства АТФ вместо рециркуляции NAD + . Это указывает на явный метаболический сдвиг в сторону этих конечных продуктов при питании LNnT.

    Экспрессия гена транспорта олигосахаридов остается одинаковой вне зависимости от субстратов лакто-

    N -тетраозы и лакто- N -неотетраозы

    Как и другие бифидобактерии, исследованные на сегодняшний день, B. infantis ATCC 15697 кодирует несколько белков, связывающих растворенные вещества (F1SBP) семейства 1, АТФ-связывающих доменов и пермеаз, которые собираются в переносчики ABC с предсказанным сродством к олигосахаридам (10, 16, 49 ). Экспрессия четырех F1SBP и родственных им пермеаз ABC во время использования LNT и LNnT была оценена для проверки гипотезы о том, что транспорт вносит вклад в дифференциальные метаболические фенотипы (Фигуры 4A, B).Ранее было идентифицировано, что эти F1SBP связывают гликаны, которые включают фрагменты HMO (16). Три F1SBP (Blon_0883, Blon_2344 и Blon_2347) и четыре пермеазы ABC (Blon_2175, Blon_2176, Blon_2345 и Blon_2346) индуцировались более чем в 2 раза во время роста на LNT или LNnT в качестве единственного источника углерода по сравнению с лактозой ( p ). Только экспрессия Blon_2347 значительно различалась между метаболизмом двух видов HMO ( p <0,05, фиг. 4A). Интересно, что и LNT, и LNnT индуцировали F1SBP Blon_0883, хотя соседние с ним белки пермеазы Blon_0884 и Blon_0885 не индуцировались ( p > 0.05). Анализ основного эффекта с помощью двустороннего дисперсионного анализа показывает, что Blon_2347 демонстрирует самую сильную индукцию среди четырех генов F1SBP независимо от субстрата ( p <0,05, фиг. 4A). Примечательно, что среди пермеаз наибольшая относительная экспрессия наблюдалась при транскрипции Blon_2346, за которым следует Blon_2345 ( p <0,05, фиг. 3B). Эти гены расположены в катаболическом кластере размером 40 т.п.н., специально предназначенном для метаболизма HMO (10). Это указывает на то, что B. infantis развертывает кластерные переносчики HMO, одновременно используя как LNT, так и LNnT, который значительно отличается от его соответствующего компонента, лактозы.Дифференциальные метаболические фенотипы между LNT и LNnT не связаны с экспрессией этих транспортных генов, что указывает на то, что это, вероятно, функция внутриклеточных катаболических операций.

    Рисунок 4 . Экспрессия гена ATCC 15697 при питании олигосахаридами молока в качестве единственного источника углерода. Ось абсцисс представляет метки локусов генов семейства 1 растворенных связывающих белков (A) , пермеаз ABC (B) и GlcNAc-активных генов (C) .На оси ординат отложены кратные изменения экспрессии гена относительно контрольной лактозы, измеренные с помощью qRT-PCR. LNT и LNnT обозначены фиолетовым и серым цветом. Планки ошибок показывают стандартные отклонения трех биологических повторов, за исключением LNnT. * p <0,05 при оценке с помощью однофакторного дисперсионного анализа и множественного сравнения Тьюки.

    B. infantis активирует метаболические гены N -ацетилглюкозамина при использовании лакто- N -тетраозы и лакто- N -неотетраозы

    Во время гидролиза HMO GlcNAc высвобождается из олигосахарида и, вероятно, подвергается дезаминированию и деацетилированию перед вступлением в путь F6PPK (рис. 3).Это катализируется GlcNAc-6-фосфатдеацетилазой ( nagA ; Blon_0882, EC 3.5.1.25) и глюкозамин-6-фосфат-изомеразой / дезаминазой ( nagB ; Blon_0881, EC 3.5.99.6). И Blon_0881, и Blon_0882 продемонстрировали значительную активацию при росте на LNT и LNnT по сравнению с лактозой ( p <0,05). В частности, LNnT индуцировал кратные изменения на 19,34 ± 3,21 и 21,84 ± 3,90 для Blon_0881 и Blon_0882 соответственно, тогда как LNnT вызывал аналогичную индукцию, измеренную при 18.71 ± 5,43 и 20,61 ± 6,19 (рис. 4С). Эта повышающая регуляция интерпретируется как совместимая с катаболизмом GlcNAc, что свидетельствует о том, что деацетилирование происходит во время использования LNT и LNnT. Существенных различий в экспрессии этих генов GlcNAc между метаболизмом LNT и LNnT не обнаружено. Этот профиль экспрессии может отражать сходство скорости роста между LNT и LNnT, как показано на рисунке 1B.

    Транскриптом

    B. infantis расходится во время метаболизма лакто- N -тетраозы и лакто- N -неотетраозы

    Модель B.Infantis ATCC 15697 транскриптом при использовании HMOs ранее был охарактеризован с помощью RNA-seq (26). Учитывая дифференциальный метаболизм, наблюдаемый в текущем исследовании, определенные пути, которые, как предполагалось, имеют отношение к использованию LNT и LNnT, были изучены более глубоко в соответствии с дифференциальной экспрессией генов за пределами нормализованного количества. Соответственно, необработанные считывания были извлечены и подвергнуты анализу дифференциальной экспрессии (т. Е. 2-кратному изменению) кластерных генов утилизации HMO, катаболических генов галактозы (т.е., путь Лелуара), GlcNAc-родственные гены, гликозилгидролазы и путь F6PPK, как указано в таблице S2.

    Гены, участвующие в метаболизме галактозы (Blon_2171, Blon_2172 и Blon_2174) и соседние переносчики ABC (Blon_2175, Blon_2176 и Blon_2177), сильно активируются как LNT, так и LNnT по сравнению с лактозой ( p <0,05) (Рисунок 5). Более того, LNnT вызывает более сильную индукцию этих генов по сравнению с LNT ( p <0,05). Точно так же F1SBP и пермеасы, локализованные в кластере использования ОПЗ (т.е., Blon_2344-2352) активировались как LNT, так и LNnT по сравнению с контролем лактозы ( p <0,05). Кроме того, Blon_2344, Blon_2347 и Blon_2352 были значительно активированы во время ферментации LNT по сравнению с LNnT ( p <0,05).

    Рисунок 5 . Относительная экспрессия генов в глобальном транскриптоме изображена как log2-кратное изменение. Логарифмически двукратное изменение экспрессии гена из независимых биологических дубликатов выполняли из необработанных считываний с использованием R-пакета DESeq2.Выражения с двукратным изменением были подвергнуты иерархической кластеризации с использованием евклидова расстояния и отображены как z-значения. Аннотации генов и предсказанные функции представлены в таблице S2.

    Гены использования GlcNAc Blon_0881 ( nagB ) и Blon_0882 ( nagA ) были значительно активированы, в то время как B. infantis использует как LNT, так и LNnT относительно лактозы ( p <0,05, рис. 5). Однако нет существенной разницы между метаболизмом LNT и LNnT ( p > 0.05). Это согласуется с анализом экспрессии гена qRT-PCR.

    Было высказано предположение, что ключевой фермент фруктозо-6-фосфат фосфокетолаза ( xfp , Blon_1722) высоко экспрессируется независимо от углеводного субстрата (26). Интересно, что гены пути F6PPK подавляются LNT по сравнению с лактозой и LNnT ( p <0,05, рис. 5). Кроме того, LNnT продемонстрировал сильную активацию этих генов по сравнению с лактозой ( p <0,05), за исключением Blon_1722, Blon_1096 и Blon_1368, которые существенно не различались ( p > 0.05). Это интересно, поскольку биомасса и скорость роста, достигнутые с LNT или лактозой, существенно не различались ( p > 0,05, рисунок 1). Несмотря на потенциал для большего потока через центральный путь ферментации в соответствии с транскриптомом, LNnT вызывал меньшую продукцию биомассы ( p <0,05). Кроме того, лактатдегидрогеназа ( ldh; Blon_0840, EC 1.1.1.37) превращает пируват в лактат для рециклирования кофакторов и значительно индуцируется LNnT по сравнению с лактозой и LNT ( p <0.05). Связь между экспрессией ldh и LNnT, индуцирующей более низкие концентрации молочной кислоты, неясна. Это потенциально указывает на вариацию между физиологическим состоянием клеток во время сбора образца (т. Е. Среднеэкспоненциальная или стационарная фаза). Соответственно, высокие уровни молочной кислоты наблюдались в начале ферментации олигофруктозы B. animalis и заменялись муравьиной кислотой на более поздних стадиях (50).

    Интересно, что ацетаткиназа ( ack ; Blon_1731, EC 2.7.2.1) был более активным при потреблении LNnT по сравнению с лактозой и LNT ( p <0,05). Ацетаткиназа катализирует фосфорилирование на уровне субстрата в пути F6PPK, который участвует как в превращении фосфокетолазы в ацетил-P, так и в превращении ацетил-коА в ацетат, и, таким образом, отражает относительно более высокую секрецию уксусной кислоты во время ферментации LNnT.

    Поскольку использование LNnT характеризуется повышенным образованием муравьиной кислоты, предполагаемые гены, участвующие в этом пути, были исследованы.Примечательно, что этот метаболический процесс у бифидобактерий не полностью охарактеризован. Формиатацетилтрансфераза (Blon_1715, EC 2.3.1.54) и пируватформиатлиаза (Blon_1714, EC 1.97.1.4) потенциально превращают пируват в ацетил-коА и продуцируют муравьиную кислоту. Соответственно, Blon_1715 высоко экспрессируется во время использования LNnT по сравнению с лактозой и LNT ( p <0,05). Напротив, метаболизм LNT не характеризуется повышенной продукцией муравьиной кислоты и вызывает подавление как Blon_1714, так и Blon_1715 по сравнению с лактозой и LNnT ( p <0.05). Хотя LNnT активировал гены F6PPK по сравнению с лактозой, наиболее сильное изменение наблюдалось в формиатацетилтрансферазе (2-кратное изменение = 1,20). Опять же, это согласуется с повышенной продукцией муравьиной кислоты во время метаболизма LNnT, чтобы предоставить доказательства того, что дифференциальные фенотипы, проявляемые между LNnT и LNT, регулируются на уровне экспрессии генов, по крайней мере, частично.

    Двадцать пять ключевых гликозилгидролаз (GH) были отобраны для дальнейшего анализа (рис. 5) (10, 17, 51).Всего 13 локусов значительно различаются между LNT и LNnT метаболизмом ( p <0,05). Среди β-галактозидаз Blon_2016 (семейство GH 42) и Blon_2334 (семейство GH 2) подавлялись во время использования LNT по сравнению с лактозой и LNnT ( p <0,05). Это интересно, потому что было показано, что Blon_2016 обладает специфичностью к HMO типа I, таким как LNT (52), и было показано, что Blon_2334 конститутивно экспрессируется при использовании объединенных HMOs и других сложных олигосахаридов (26, 51).Уровень β-глюкозидазы Blon_1905 был значительно повышен как LNT, так и LNnT по сравнению с лактозой ( p <0,05), причем экспрессия во время роста LNnT была значительно выше, чем LNT ( p <0,05).

    Характерная для общего метаболизма HMO, α-L-фукозидаза Blon_0248 (семейство GH 29) была значительно усилена LNnT по сравнению с лактозой и LNT ( p <0,05). Интересно, что другая α-L-фукозидаза GH 29 (Blon_0426) сильно активируется LNT, тогда как LNnT подавляет ее ( p <0.05). Другие фукозидазы Blon_2335 и Blon_2336 были сильно активированы LNT, а не LNnT ( p <0,05). Гликозилгидролазы, Blon_0625 и Blon_2460 были подавлены в обоих видах HMO по сравнению с лактозой, со значительно более сильным подавлением, наблюдаемым в LNnT, чем LNT ( p <0,05). Blon_2468, эндо-β- N -ацетилглюкозаминидаза, которая обычно высвобождает N -гликанов из гликопротеинов грудного молока, активируется LNT, в то время как LNnT понижает ( p <0.05).

    B. longum subsp. infantis демонстрирует вариабельность фенотипа роста при использовании штамм-зависимой лакто- N -тетраозы и лакто- N -неотетраозы

    Чтобы оценить потенциальную фенотипическую изменчивость в пределах B. infantis , три штамма в дополнение к ATCC 15697 были подвергнуты росту на глюкозе, галактозе, лактозе, LNT и LNnT в качестве единственного источника углерода (Таблица S3). И B. infantis, UMA299 и UMA300 использовали GlcNAc в качестве единственного углеводного субстрата в отличие от ATCC 15697.Ни в одном из протестированных штаммов B. infantis фукоза не использовалась в качестве единственного ферментативного субстрата. UMA299 показал более низкий рост на LNT (OD 600 нм , asym = 0,69 ± 0,09, k = 0,57 ± 0,05 ч -1 ) и LNnT (OD 600 нм , asym = 0,71 ± 0,06, k = 0,68 ± 0,06 ч -1 ) по сравнению с составляющими углеводными остатками в HMO ( p <0,05, таблица S3). Это важно, поскольку UMA299 не использует эффективно объединенные ОПЗ, в отличие от других B.Infantis штаммов (31). Вероятно, это связано с отсутствием двух генов-транспортеров F1SBP (Blon_2344 и Blon_2351) в его катаболическом кластере HMO (30). Интересно, что, несмотря на ограниченный рост, UMA299 продемонстрировал более высокое предпочтение LNnT при значительно более низкой скорости роста на LNT ( p <0,05). Кроме того, UMA299 показал OD 600 нм , asym 0,42 ± 0,09 на растворимом GlcNAc со скоростью роста 0,16 ± 0,01 ч -1 , что значительно ниже по сравнению с другими протестированными углеводами ( p <0.05).

    B. infantis UMA300 эффективно использовал LNnT (OD 600 нм , asym = 1,30 ± 0,12, k = 0,51 ± 0,05 ч -1 ), что в той же степени, что и LNT (OD 600 нм , asym = 0,99 ± 0,20, k = 0,71 ± 0,05 ч −1 ). Штамм утилизировал галактозу в клеточных концентрациях, аналогичных LNT и LNnT, и неэффективно утилизировал лактозу и GlcNAc (Таблица S3). Что касается скорости роста (k), UMA300 продемонстрировал самую высокую скорость роста на LNT и галактозе со значительно более низкой скоростью роста на LNnT ( p <0.05). Это является дополнительным свидетельством того, что два вида ОПЗ используются различными механизмами штаммами B. infantis . Несмотря на достижение наивысших концентраций биомассы на LNnT, предпочтение UMA300, определяемое скоростью роста, существенно не варьировалось между LNnT и лактозой ( p > 0,05). Низкая скорость роста UMA300 на GlcNAc предполагает, что этот аминосахар не является предпочтительным по сравнению с другими протестированными углеводами ( p <0,05).

    В отличие от UMA300, B.Infantis UMA301 показал интенсивный рост на лактозе (OD 600 нм , asym = 1,29 ± 0,05, k = 0,56 ± 0,05 ч -1 ), затем на галактозе (OD 600 нм , asym = 1,22 ± 0,05 , k = 0,63 ± 0,06 ч -1 ) и LNT (OD 600 нм , asym = 1,01 ± 0,17, k = 0,44 ± 0,06 ч -1 ), все из которых существенно не различаются ( p > 0,05, таблица S3). UMA301, однако, достиг значительно более низких концентраций биомассы на LNnT (OD 600 нм , asym = 0.86 ± 0,04, k = 0,40 ± 0,01 ч −1 ) при более низкой скорости роста. Это предполагает явное предпочтение LNT, а не LNnT между этими двумя тетрасахаридами HMO. Как и ATCC 15697, UMA301 не использует GlcNAc в качестве единственного источника углеводов.

    В соответствии с ростом, ATCC 15697, UMA299 и UMA301 потребляли галактозу и лактозу> 40%, тогда как UMA300 потребляли лактозу на уровне 25% ( p <0,05, рисунок S1A). Точно так же UMA299 потреблял GlcNAc в большей степени, чем UMA300.

    Для определения фенотипической изменчивости в зависимости от источника углеводов и штамма B. infantis был проведен анализ главных компонентов (PCA) и иерархическая кластеризация. Этот анализ включал как окончательную асимптотическую OD 600 нм , так и данные о скорости роста для штаммов, растущих на отдельных субстратах (Фиг.6). Первый главный компонент (PC1) объясняет 40,8% вариации значений OD 600 нм , asym , тогда как PC2 фиксирует вариацию 37,7% (рис. 6A).Баллы каждого компонента, сгруппированного как штаммы, сгруппированы близко (то есть в пределах нормальной вероятности). Это указывает на то, что ростки одинаковы среди биологических реплик независимо от ферментативного субстрата. Стрелки, ориентированные в одном направлении, обозначают, что рост конкретного углевода коррелирует с этим компонентом ПК, причем угол между стрелками указывает на аналогичный профиль ответа. Векторы использования LNT и галактозы исходят в сходных направлениях, что отрицательно коррелирует с обоими ПК (рис. 6А).Эти два вектора выровнены вдоль PC1, где сгруппированы ростки ATCC 15697 и UMA301. Однако рост UMA300 положительно согласовывался с PC1 в том же направлении, что и вектор использования LNnT. Это указывает на то, что UMA300 хорошо использует LNnT по сравнению с другими углеводами и штаммами. Это согласуется с зависимым от штамма использованием, поскольку UMA300 имел более высокий конечный OD 600 нм , asym во время использования LNnT по сравнению с другими штаммами (фигура 7D). Интересно, что векторы утилизации LNnT и лактозы были ориентированы в противоположных направлениях, что предполагает различия в утилизации между ними.Использование GlcNAc и глюкозы имеет аналогичное выравнивание и положительно коррелирует с обоими компонентами, в которых кластеризуется UMA299, что согласуется с его ограниченной способностью эффективно использовать HMO.

    Рисунок 6 . Штамм-зависимые вариации использования олигосахаридов грудного молока. Панели (A, C) отображают двухмерный анализ главных компонент (PCA), выполненный для окончательной асимптотической OD , 600, и скорости роста (k, h -1 ) соответственно.Стрелки на графике PCA представляют корреляцию переменных с главными компонентами (PC1 и PC2). Баллы представляют собой оценки каждого компонента, сгруппированного как биологические копии. Эллипсы, охватывающие каждый штамм, улавливают 68% нормальной вероятности оценок в рамках соответствующих штаммов. Панели (B, D) показывают дендрограмму иерархической кластеризации штаммов на конечной асимптотической OD 600 нм и скорости роста (k, h -1 ) с использованием метода Уорда и Евклидова расстояния.По оси ординат измеряется близость отдельных штаммов или кластеров. Прямоугольники показывают 95% кластеризации и близости штаммов.

    Рисунок 7 . Кинетика роста B. longum subsp. infantis штаммов, питающихся углеводами молока. Конечная асимптотическая OD 600 нм и скорость роста (k, h -1 ) штаммов B. infantis при выращивании на среде mMRS, содержащей 2% (мас. / Об.) Галактозы (A) , лактозы ( B) , лакто- N -тетраоза (LNT) (C) и лакто- N -неотетраоза (LNnT) (D) .Кинетика роста была рассчитана с помощью Wolfram Mathematica 10.3 и представляет собой среднее значение ± SD трех независимых экспериментов. Фиолетовые и красные столбики указывают на рост и скорость роста бактерий соответственно. Звездочки указывают на существенные различия между штаммами, оцененными с помощью однофакторного дисперсионного анализа и множественного сравнения Тьюки. * p <0,05, ** p <0,005, *** p <0,0005 и **** p <0,0001. Кинетика роста глюкозы и GlcNAc не была включена, поскольку не все штаммы потребляют эти моносахариды.

    Иерархическая кластеризация использовалась для определения количественного сходства между штаммами. Высота между линиями указывает расстояния между штаммами и их биологическими репликами (рис. 6В). PCA и иерархическая кластеризация были согласованы и показали, что ATCC 15697 и UMA301 сгруппированы вместе с высотой <4 (рисунок 6B). Интересно, что это отражает филогенетическое родство между ATCC 15697 и UMA301 (30).

    В дополнение к полученной конечной биомассе, PCA скоростей роста, наблюдаемых на множественных субстратах, разделился на PC1, чтобы охватить 51.6% вариабельность для каждого штамма и положительно коррелировала со всеми углеводами, кроме лактозы (рис. 6С). Это интересно, поскольку ранее было установлено, что штаммы Bifidobacterium обладают предпочтением лактозы перед глюкозой (41), причем лактоза часто используется в качестве положительного контроля и для размножения штаммов бифидобактерий. ATCC 15697 и UMA301 объединились в кластеры и отрицательно коррелировали с PC1. Эти два штамма показали одинаковую степень использования для всех протестированных субстратов. Интересно, что темпы роста UMA300 на галактозе, LNT, глюкозе и GlcNAc были аналогичны и отчетливо сгруппированы по сравнению с другими штаммами (Рисунок 6C) со значительно более высокими значениями для этих источников углеводов по сравнению с другими штаммами ( p <0.05, рисунок 7). Иерархическая кластеризация с использованием метода Уорда подтвердила PCA (рис. 6D). Иерархическая кластеризация скорости роста также согласуется с тем же анализом конечной биомассы (OD 600 нм , asym ), который дает аналогичную топологию расстояний. Учитывая совокупность эмпирических данных, B. infantis использование LNT и LNnT различается в зависимости от штамма.

    B. longum subsp. infantis Штаммы дифференцированно метаболизируют лакто- N -тетраозу и Lacto- N -неотетраозу

    Сравнительный анализ конечных продуктов ферментации молочной кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и этанола был проведен на панели B.Infantis штаммов. Эти конечные продукты секретируются в результате потока углерода через путь F6PPK, данные представлены в виде тепловой карты с иерархическим кластерным анализом (рис. 8A). Как и ожидалось, производство уксусной кислоты и молочной кислоты сгруппировано более тесно друг с другом, чем производство этанола и муравьиной кислоты, поскольку эти два конечных продукта секретируются независимо от субстрата (рис. 8A).

    Рисунок 8 . Анализ штаммов B. longum subsp infantis секретировали конечные продукты ферментации при использовании углеводов молока.На панели (A) показаны метаболиты, секретируемые штаммами B. infantis для каждого углевода, сгруппированного по евклидовому расстоянию, рассчитанному с помощью MetaboAnalyst 3.0. Масштабирование выполняли путем центрирования среднего и деления на стандартное отклонение каждого метаболита. Красный цвет означает более низкие концентрации метаболита, желтый — приближение к более высоким концентрациям. Панели (B, E) отображают двумерный график анализа главных компонентов (PCA), изображающий отношения уксусной кислоты к молочной кислоте и отношения уксусной кислоты к молочной кислоте к муравьиной кислоте соответственно.Стрелки на графике PCA представляют корреляцию переменных с главными компонентами (PC1 и PC2). Баллы представляют собой оценки каждого компонента, сгруппированного как биологические копии. Эллипсы для каждого штамма включают 68% нормальной вероятности оценок для соответствующих штаммов. Панели (C, F) представляют собой дендрограмму иерархической кластеризации штаммов согласно отношениям уксусной кислоты к молочной кислоте и отношения уксусной кислоты к молочной кислоте к муравьиной кислоте с использованием метода Уорда и Евклидова расстояния.По оси ординат измеряется близость либо отдельных штаммов, либо их рассчитанных кластеров. Панели (D, G) представляют иерархическую кластеризацию на основе значений p , вычисленных с помощью многоуровневого бутстреппинга между отношением уксусной кислоты к молочной кислоте и соотношением уксусной кислоты к молочной кислоте и муравьиной кислоте. По оси ординат измеряется близость отдельных подложек или кластеров в соответствии с двумя показателями: приблизительное несмещенное значение p (AU красным) и значение Bootstrap Probability (BP синим).Кластеры со значениями AU> 95% выделены прямоугольниками.

    Метаболический профиль ATCC 15697 и UMA301 при ферментации галактозы, лактозы и LNT тесно сгруппированы вместе с высоким содержанием уксусной кислоты и молочной кислоты и меньшим производством муравьиной кислоты и этанола (рис. 8A). Интересно, что UMA299 продуцирует более высокие концентрации муравьиной кислоты и этанола при использовании GlcNAc, глюкозы, LNT и LNnT по сравнению с другими углеводами (рис. 8A). Это указывает на то, что UMA299 использует LNT по другой метаболической траектории относительно других штаммов.Это согласуется с его конечной биомассой и общим фенотипом как атипичного потребителя ОПЗ (рис. 7С).

    ATCC 15697, UMA301 и UMA299 Метаболизм LNnT был связан с более высокими концентрациями муравьиной кислоты и этанола. UMA300, напротив, демонстрировал значительно иной метаболический профиль, который тесно связан с LNT, с меньшим образованием муравьиной кислоты и этанола, чем другие штаммы (рис. 8A). Это не сильно отличалось от метаболизма галактозы, лактозы и глюкозы. Это говорит о том, что UMA300, в отличие от других штаммов, предпочтительно превращает пируват в молочную кислоту, а не в ацетил-КоА, независимо от субстрата, за исключением GlcNAc.

    Извлечение углерода, наблюдаемое в секретируемых метаболитах после использования моно- и дисахаридов, показано на рисунке S1B. UMA299 восстановил почти 100% углерода для всех сахаров, кроме галактозы. Все штаммы восстанавливали <100% углерода при ферментации галактозы. ATCC 15697, UMA299 и UMA301 достигли почти 100% извлечения углерода при использовании лактозы. Интересно, что UMA300 показал 138% извлечения углерода, как определено секретируемым метаболитом после роста на лактозе. Это было значительно выше, чем у ATCC 15697 и UMA301 ( p <0.05). Это может быть связано с гидролизом оставшейся лактозы в глюкозу и галактозу в среде после ферментации, при этом UMA300 потенциально может иметь преимущество в использовании моносахаридов перед лактозой.

    Сравнивали отношения уксусная кислота: молочная кислота, секретируемая после ферментированных субстратов штаммов B. infantis (Фигуры 8B-D). Соответственно, PC1 и PC2 охватывают 50,7 и 31,2% вариации этих соотношений (рис. 8B). UMA300 и UMA301 показали положительную корреляцию с PC1, тогда как ATCC 15697 и UMA299 имели отрицательную корреляцию.Это связано с более высокими значениями соотношения штаммов по конкретному углеводу, при этом каждый штамм отчетливо кластеризуется на PC2. Иерархическая кластеризация штаммов соответствовала PCA (рис. 8C). Это связано с тем, что UMA299 показал значительно более высокое соотношение в метаболизме LNT и LNnT по сравнению с другими штаммами ( p <0,05, фигура 9A). Кроме того, направление векторов LNT и LNnT имеет отрицательную ориентацию, причем оба компонента имеют очень похожую величину и направление в PCA (рис. 8B).Это объясняет тесную кластеризацию LNT и LNnT на основе евклидова расстояния (<0,95), тогда как углеводные составляющие HMO отделены от обоих видов HMO (рис. 8D). Агломеративная кластеризация штаммов не выявила различий для LNT и LNnT. Это потенциально связано с деацетилированием GlcNAc, увеличивающим продукцию уксусной кислоты во время использования HMO.

    Рисунок 9 . Соотношение конечных продуктов B. longum subsp. Конечные продукты ферментации штамма infantis при использовании углеводов молока.Отношение уксусной кислоты к молочной кислоте (A) , отношение уксусной кислоты к молочной кислоте к муравьиной кислоте (B) и отношение этанола к молочной кислоте (C) . Цвета указывают на следующие углеводные субстраты: фиолетовый, галактоза; красный, лактоза; темно-синий, лакто- N -тетраоза; зеленый, лакто- N -неотетраоза. Средние значения из независимых биологических повторов (по крайней мере, трех повторов) показаны столбиками, представляющими стандартное отклонение от среднего. Звездочки указывают на значительные различия, оцененные с помощью двухфакторного дисперсионного анализа и множественного сравнения Тьюки.* p <0,05, ** p <0,005, *** p <0,0005 и **** p <0,0001.

    Производство муравьиной кислоты лежит в основе различных механизмов метаболизма LNT и LNnT (Рисунки 8E – G). Соответственно, PCA, выполненный на соотношениях уксусная кислота: молочная кислота: муравьиная кислота, четко указывает на то, что ферментация LNT и LNnT происходит по разным метаболическим маршрутам, поскольку эти векторы ориентированы в противоположных направлениях вдоль PC1 (захват 52,0% вариации) (рис. 8E).Это говорит о том, что штаммы B. infantis шунтируют катаболизм LNnT в сторону превращения пирувата в ацетил-КоА, а не в молочную кислоту, чтобы впоследствии секретировать муравьиную кислоту.

    UMA300 был положительно позиционирован вдоль PC1, тогда как ATCC 15697 и UMA301 в первую очередь объяснялись PC2. Интересно, что ATCC 15697 и UMA301 не группируются вместе, как показано на Фигуре 8F, несмотря на проявление фенотипического и филогенетического сходства. Однако, если значение высоты в иерархической кластеризации увеличивается, они группируются вместе, и только UMA300 остается отдельно.Это связано с тем, что UMA300 не выделяет в значительной степени муравьиную кислоту, за исключением ферментации GlcNAc (фиг. 8A). B. infantis ATCC 15697 и UMA301 продуцировали значительно больше муравьиной кислоты во время ферментации LNnT, чем LNT, что привело к снижению соотношения ( p <0,05, фиг. 9B).

    Отношение этанола к молочной кислоте зависело от источника углеводов и штамма (рис. 9C). UMA300 не продуцировал этанол независимо от субстрата, тогда как UMA299 показал более высокое соотношение как для LNT, так и для LNnT по сравнению с другими штаммами ( p <0.05). Интересно, что UMA301 имел ограниченное производство этанола во время ферментации LNnT, тогда как соотношение увеличивалось при использовании LNnT. Это означает, что все штаммы, кроме UMA300, используют LNnT аналогичным метаболическим путем. Таким образом, использование LNnT с помощью ATCC 15697 и UMA301 может включать регенерацию NAD + посредством производства этанола, тогда как рециркуляция NAD + во время использования LNT, скорее всего, происходит по мере превращения пирувата в молочную кислоту.

    Использование углеводов в человеческом молоке снижает индуцированную липополисахаридами экспрессию IL-8 в эпителиальных клетках Caco-2

    Известно, что метаболизм определенных углеводов может влиять на взаимодействия бифидобактерий с эпителием кишечника при определенных условиях.Объединенные бифидобактерии, выращенные на HMO, снижают воспалительные маркеры по сравнению с бифидобактериями, выращенными на глюкозе или лактозе (53, 54). В этих предыдущих исследованиях изучались адгезивные свойства бифидобактерий и бактериальная транслокация при экспоненциальном росте вместо бесклеточных супернатантов, собранных в стационарной фазе. Дифференциальный метаболизм LNT и LNnT вдохновил гипотезу о том, что на взаимодействия между хозяином и микробом можно влиять олигосахаридно-зависимым образом. Чтобы решить эту проблему, метаболиты присутствуют в отработанной среде после B.Infantis на лактозу, LNT и LNnT оценивали на предмет их способности уменьшать воспаление. В частности, была выдвинута гипотеза, что более высокие концентрации уксусной кислоты и муравьиной кислоты, секретируемые в результате метаболизма LNnT, будут по-разному влиять на воспаление. Экспрессию гена цитокинового маркера воспаления IL-8 измеряли в клетках Caco-2 после индуцированного липополисахаридом воспаления (фиг. 10). Соответственно, использованные среды от всех трех ферментаций значительно снижали экспрессию IL-8 по сравнению с отрицательным контролем ( p <0.05). Однако существенной разницы между тремя углеводами молока не было. Кроме того, маркеры воспаления IL-10 и TNF-α были проанализированы и дали противоречивые и, следовательно, неубедительные результаты. Хотя метаболизм B. infantis этих углеводов грудного молока защищает от воспаления, неясно, в какой степени только B. infantis отвечает за противовоспалительный эффект. Кроме того, были протестированы очищенная уксусная кислота, молочная кислота и муравьиная кислота, однако результаты были неубедительными из-за различий между биологическими повторениями.

    Рисунок 10 . Экспрессия гена воспалительного маркера интерлейкина-8 в эпителиальных клетках Caco-2, подвергшихся воздействию отработанной среды после ферментации олигосахаридов молока. Ось y представляет собой кратное изменение экспрессии IL-8 по сравнению с фосфатным буферным раствором (PBS). По оси абсцисс показаны источники метаболитов B. infantis , которые используются для обработки клеток Сасо-2 после индукции липополисахаридов (ЛПС). Планки погрешностей показывают стандартные отклонения биологических дубликатов, каждый из которых измерен с тремя техническими повторностями.Одиночные звездочки (*) указывают на значимые различия, оцененные с помощью однофакторного дисперсионного анализа и множественного сравнения Тьюки ( p <0,05).

    Обсуждение

    Bifidobacterium longum subsp. infantis эволюционировал для использования гликанов, секретируемых с грудным молоком, для выработки АТФ, а также в качестве субстрата для анаболических процессов. Соответственно, его геном включает локус размером 40 т.п.н., посвященный утилизации олигосахаридов грудного молока, который сохраняется у всех B.Infantis штаммов, выделенных к настоящему времени (10, 30). Активности, кодируемые кластером генов HMO, выделяют продукты деградации для дальнейшего метаболизма до вступления в путь F6PPK, характерный путь ферментации, уникальный для рода Bifidobacterium (20). HMOs уклоняются от переваривания во время транзита через желудочно-кишечный тракт и, таким образом, доступны для B. infantis для внутриклеточной транслокации (16, 29). Путь F6PPK неизменно заканчивается внеклеточной секрецией уксусной кислоты и молочной кислоты, при этом муравьиная кислота и этанол образуются в меньшей степени при определенных условиях (20–23).Потенциал B. infantis дифференцированно метаболизировать очищенные виды HMO полностью не исследован. Тетрасахариды HMO LNT и LNnT отличаются связью β1-3 и β1-4 между галактозой и N -ацетилглюкозамином на невосстанавливающем конце соответственно. Принимая во внимание эту структурную вариацию, мы предположили, что LNT и LNnT по-разному метаболизируются после инициации различных транскриптомных каскадов для обработки этих HMOs.

    Предыдущее исследование, проведенное на B.Infantis предоставил предварительные наблюдения, чтобы сформировать эту гипотезу (17, 26). В данном исследовании модельный штамм B. infantis ATCC 15697, потребляющий HMO, демонстрирует более высокую эффективность роста (т.е. асимптотическую конечную OD) при метаболизме LNT, а не LNnT. Это произошло из-за отсутствия предпочтения LNT перед LNnT, экстраполированным из их аналогичных темпов роста. Таким образом, ATCC 15697 может испытывать повышенную приспособленность при обнаружении LNT в кишечнике младенца, хотя это еще предстоит проверить в системе in vivo .Более того, ATCC 15697 расходится в метаболической судьбе углеродов во время использования LNT или LNnT. Отношение секретируемой уксусной кислоты к молочной кислоте (AA: LA) значительно выше для LNT и LNnT, чем для других углеводов. Важно отметить, что LNnT способствует значительно более высокому соотношению AA: LA по сравнению с LNT. Деацетилирование GlcNAc посредством деацетилазной активности (EC 3.5.1.25, рис. 3), вероятно, способствует увеличению относительных концентраций уксусной кислоты во время метаболизма LNT.

    Особенно важно то, что метаболизм LNnT значительно увеличивает выработку муравьиной кислоты.Это не наблюдается во время метаболизма LNnT и представляет собой серьезный метаболический сдвиг, связанный исключительно с изомерным составом LNnT. Таким образом, соотношение AA: LA увеличивается во время ферментации LNnT, вероятно, из-за деацетилирования GlcNAc и одновременного снижения молочной кислоты в шунтирующем пирувате в сторону производства муравьиной кислоты. Превращение пирувата в ацетил-КоА, а затем в уксусную кислоту во время использования LNnT приводит к образованию муравьиной кислоты и этанола. Модуляция производства уксусной кислоты приводит к повышению уровня АТФ во время ферментации LNnT.Это согласуется с относительной неэффективностью использования LNnT для получения биомассы, поскольку ограниченный АТФ ограничивает рост клеток. Известно, что бифидобактерии увеличивают секрецию муравьиной кислоты при неэффективном метаболизме неблагоприятных субстратов (25, 50, 55–57). Примечательно, что в предыдущих исследованиях наблюдался рост клеток значительно ниже, чем накопленная биомасса, генерируемая на LNnT в настоящем исследовании.

    Кроме того, увеличенное производство этанола во время метаболизма LNnT рециркулирует NAD + после восстановления ацетил-коА.Поскольку муравьиная кислота образуется за счет молочной кислоты, восстановление NAD + имеет решающее значение, поскольку при производстве молочной кислоты кофакторы рециклируются и не образуются АТФ (23). На молярной основе 2-углеродный путь, заканчивающийся этанолом, улавливает вдвое больше NAD + , чем 3-углеродное ответвление (т. Е. От пирувата до молочной кислоты). Хотя очевидно, что LNnT сдвигает метаболизм в сторону производства муравьиной кислоты и этанола, молекулярные механизмы, лежащие в основе этих альтернативных путей, остаются не полностью понятыми.Ясно, однако, что концевое соединение β1-4 в LNnT вызывает этот дивергентный физиологический ответ.

    В попытке определить вклад глобальной экспрессии генов в метаболизм LNT и LNnT, ранее сгенерированные данные RNA-seq были проанализированы в дополнение к нацеливанию на ключевые локусы с помощью qRT-PCR. Предыдущее исследование Bifidobacterium breve UCC2003 пришло к выводу, что существуют перекрывающиеся метаболические транскрипционные сети с некоторыми важными особенностями, которые уникальны для метаболизма LNT и LNnT (58).Примечательно, что B. breve развил способность гидролизовать HMO внеклеточно и импортировать продукты распада. Имеются ограниченные доказательства того, что B. infantis может это делать, что указывает на фундаментальное физиологическое различие между двумя видами. Поскольку B. infantis захватывает HMO из внеклеточной среды, комплемент и экспрессия транспортных белков могут катализировать или ограничивать метаболизм данного вида HMO. В этом исследовании экспрессия F1SBP Blon_2347 различалась между двумя видами HMO, тогда как Blon_2177 и Blon_2344 экспрессировались независимо от конкретной HMO.Интересно, что глобальный транскриптом показал другой профиль экспрессии для этих конкретных генов. Требуются дополнительные исследования для разрешения конфликта между экспрессией транспортеров, которые, по прогнозам, будут активными в отношении гликанов типа I (то есть LNT) (16), которые, как было обнаружено, индуцированы LNnT типа II. Дальнейшая характеристика функциональных взаимодействий между транспортными системами и субстратами HMO может быть существенной для устранения этих несоответствий.

    Остаток аминосахара GlcNAc является составной частью LNT, LNnT и всех HMO со степенью полимеризации ≥4.Перед вступлением в путь F6PPK GlcNAc процессируется двумя ферментами, предположительно кодируемыми в геноме ATCC 15697. Это включает деацетилазу GlcNAc-6-P ( nagA ; Blon_0882), которая деацетилирует GlcNAc перед дезаминированием глюкозамин-6-P изомеразой ( nagB ; Blon_0881). B. infantis экспрессирует оба этих белка при выращивании на объединенной HMO, как сообщалось в предыдущем исследовании (51). В этом исследовании и LNT, и LNnT активировали эти локусы, подтверждая постулат, что связанный с HMO метаболизм GlcNAc вносит вклад в искажение соотношения AA: LA.Повышенное соотношение AA: LA наблюдалось для объединенных HMOs и LNT в предыдущем исследовании, в котором основное внимание уделялось галактоолигосахаридам (47). Важно отметить, что GlcNAc-связанный в HMO может не полностью катаболизироваться посредством пути F6PPK, поскольку GlcNAc может служить субстратом в анаболизме, включая пептидогликан и другие процессы биосинтеза (17). Интересно, что ATCC 15697 не использует GlcNAc при поставке в качестве единственного источника углерода в среде, в отличие от других штаммов B. infantis .Это может быть связано с генетическими или регуляторными вариациями, присущими штамму. Более того, гены гексозаминадазы экспрессировались одинаково независимо от конкретного изомера HMO. Эти ферменты высвобождают GlcNAc из галактозы путем гидролиза связи β1-3, которая присутствует как в LNT, так и в LNnT.

    Конечная галактоза, напротив, связана с GlcNAc через связь β1-3 в LNT и связь β1-4 в LNnT. Таким образом, было неожиданным, что гликано-активная (например, LNT) β-галактозидаза (Blon_2016) типа I подавляется LNT, а не LNnT ( p <0.05) (52). Это может быть связано с конститутивной экспрессией других β-галактозидаз, которые расщепляют концевую галактозу in vivo . Важно отметить, что оба изомера HMO активируют два гена, которые, как предполагается, будут подпитывать галактозу пути F6PPK. Сюда входят гал-1-P-уридилилтрансфераза ( galT ; Blon_2172) и уридин-5′-дифосфо-глюкозо-4-эпимераза (UDP-glc-эпимераза, galE ; Blon_2171), которые локализованы рядом с переносчиками HMO на ATCC 15697. хромосома.Более того, LNnT индуцирует эти гены в большей степени, чем LNT. Это обеспечивает детализацию механизмов физиологических различий между ферментацией LNnT и LNT.

    Интересно, что LNT и LNnT усиливают экспрессию гена α-L-фукозидазы, несмотря на отсутствие фукозильных фрагментов в их соответствующей структуре олигосахаридов. Соответственно, LNT сильно активирует две фукозидазы, локализованные в катаболическом кластере HMO. Это говорит о том, что существуют частично совпадающие регуляторные системы или B.Infantis распознает LNT и LNnT в качестве сигнальных молекул для подготовки к метаболизму фукозилированных HMO. Тетрасахариды HMO используются на ранней стадии ферментации объединенных HMO до фукозилированных гликанов (19).

    Составляющие моносахариды, связанные в HMO, превращаются в субстраты, катаболизированные посредством пути F6PPK. Соответственно, LNnT активирует несколько генов в этом центральном метаболическом пути, вероятно, чтобы удовлетворить потребность в энергии от более неэффективно метаболизируемого олигосахарида.Интересно, что и ацетаткиназа, и лактатдегидрогеназа активируются LNnT по сравнению с LNT или лактозой. Первое ожидается с учетом физиологических доказательств повышенной секреции уксусной кислоты. Повышенная регуляция лактатдегидрогеназы может быть следствием полной активации центрального метаболического регулона для поддержания гомеостаза NAD + / NADH. Существует значительная связь между производством муравьиной кислоты и процессами транскрипции. LNnT сильно индуцирует формиатацетилтрансферазу ( pfl ; EC 2.3.1.54), который катализирует образование муравьиной кислоты и ацетил-КоА из пирувата. Напротив, LNT подавляет этот ген, а также пируватформиатлиазу, последняя из которых, по-видимому, конститутивно экспрессируется во время ферментации LNnT. Это представляет собой сильную механистическую связь между структурой LNnT и геномными особенностями B. infantis , определяющими метаболический фенотип.

    Поскольку бактериальные штаммы данного таксона могут проявлять совершенно разные фенотипы, еще три B.Infantis было исследовано штаммов. B. infantis UMA301 демонстрирует очень похожий метаболический ответ на LNT и LNnT по сравнению с ATCC 15697. Интересно, что эти два штамма тесно связаны филогенетически (30), что предполагает, что метаболическая сигнатура может быть функцией филогенетической дивергенции для B. Infantis Утилизация ОПЗ. Подобно ATCC15697, LNnT сдвигает метаболизм UMA301 в сторону муравьиной кислоты и увеличивает соотношение секреции уксусной кислоты и молочной кислоты.

    Напротив, UMA300 эффективно использует как LNnT, так и LNT и не производит муравьиную кислоту и этанол ни на одном из субстратов в такой же степени, как ATCC 15697 и UMA301. Вероятно, это функция того, что UMA300 эффективно обрабатывает LNnT, как LNT, что устраняет необходимость метаболического сдвига. Неэффективный потребитель HMO UMA299 демонстрирует метаболический ответ, соответствующий этому уникальному фенотипу среди B. infantis , исследованных на сегодняшний день (30). Ограниченная способность использовать HMO была приписана генетическим дефектам в ее геномном кластере HMO и обеспечивает контрольный штамм, связывающий генотип с метаболическими фенотипами.В результате неэффективного роста LNT и LNnT, UMA299 увеличивает соотношение AA: LA и производство муравьиной кислоты / этанола. Это согласуется с гипотезой о том, что снижение способности использовать HMO способствует более высоким концентрациям уксусной кислоты по сравнению с другими углеводами, несмотря на достижение низкой оптической плотности.

    Подход с использованием клеточных культур был использован для дальнейшей разработки модели взаимодействий между хозяином и микробами, которая включает неэффективный метаболизм конкретных ОПЗ. Бесклеточные супернатанты от B.Infantis HMO ферментации оценивали по их противовоспалительным свойствам на клетках Caco-2. Учитывая протестированные параметры, оказывается, что B. infantis уменьшает воспаление независимо от источника углеводов в молоке. Специфические противовоспалительные молекулы, представленные или секретируемые B. infantis , остаются гипотетическими. Более того, непонятна степень, в которой другие структуры HMO уменьшают воспалительные исходы.

    В заключение, использование LNT и LNnT увеличивало соотношение AA: LA во всех штаммах.В случаях, когда LNT или LNnT использовались неэффективно, углерод шунтировался в сторону секреции муравьиной кислоты и этанола. Полностью интегрированная механистическая модель, лежащая в основе этого фенотипа, остается не полностью разработанной. Таким образом, существует научная потребность в исследовании всех очищенных видов HMO, дополнительных штаммов B. infantis , а также других видов бифидобактерий, чтобы установить связи между структурой HMO и физиологическими реакциями. Это позволит дополнительно уточнить метаболическую модель, с помощью которой бифидобактерии используют HMO для колонизации толстой кишки грудного ребенка.Помимо фундаментальных биологических исследований, они имеют большое значение для питания и здоровья младенцев. Накапливаются данные о том, что рациональное планирование мероприятий по улучшению питания детей грудного возраста потребует разумного выбора ОПЗ. Это может включать включение одного вида ОПЗ или их смеси. Очевидно, что конкретный тетрасахарид HMO имеет различные метаболические последствия в зависимости от популяции B. infantis . Эффекты на уровне штамма могут влиять на новые свойства микробиома кишечника младенца.Учет различий между бифидобактериями, структурами ОПЗ, биологией младенца и размещенными в них сообществами микробиома может позволить обеспечить точное питание и повысить эффективность вмешательства.

    Авторские взносы

    Эксперименты, разработанные EÖ и DS. EÖ провел эксперименты и подготовил рукопись через несколько итераций. Д.С. задумал исследование, отредактировал и утвердил рукопись.

    Заявление о конфликте интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Рецензент CS и управляющий редактор заявили о своей общей принадлежности.

    Благодарности

    Авторы благодарят Марию Коррадини, Ашу Рани и Сяомэн Ю за полезные обсуждения различных аспектов исследования. Благодарим Корина Альберта за критическую рецензию рукописи. Авторы благодарят Синди Кейн за техническую помощь и Ханг Сяо за использование оборудования. Авторы благодарят за финансирование Ocean Spray, Inc., Министерство сельского хозяйства США (2016-67017-24425) и Центр безопасности продукции (SCB14056).

    Дополнительные материалы

    Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnut.2018.00046/full#supplementary-material

    Список литературы

    1. Габриэлли О., Зампини Л., Галеацци Т., Паделла Л., Санторо Л., Пейла С. и др. Олигосахариды молока недоношенных в течение первого месяца лактации. Педиатрия (2011) 128 : e1520–31. DOI: 10.1542 / педс.2011-1206

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    2.Коппа Г., Пиерани П., Зампини Л., Карлони И., Карлуччи А., Габриелли О. Олигосахариды в грудном молоке во время различных фаз лактации. Acta Paediatr Suppl. (1999) 88 : 89–94. DOI: 10.1111 / j.1651-2227.1999.tb01307.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    3. Саарела Т., Кокконен Дж., Койвисто М. Макроэлементы и энергетическая ценность фракций грудного молока в течение первых шести месяцев лактации. Acta Paediatr. (2005) 94 : 1176–81.DOI: 10.1080 / 08035250510036499

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    4. Сумиёси В., Урасима Т., Накамура Т., Араи И., Сайто Т., Цумура Н. и др. Определение каждого нейтрального олигосахарида в молоке японских женщин в период лактации. Br J Nutr. (2003) 89 : 61–9. DOI: 10.1079 / BJN2002746

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    6. Турл С., Мю Ллер-Вернер Б., Савацки Г.Н.Количественная оценка отдельных олигосахаридных соединений грудного молока с использованием анионообменной хроматографии с высоким pH. Anal Biochem. (1996) 235 : 202–6. DOI: 10.1006 / abio.1996.0113

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    7. Wu S, Tao N, German JB, Grimm R, Lebrilla CB. Разработка аннотированной библиотеки нейтральных олигосахаридов грудного молока. J Proteome Res. (2010) 9 : 4138–51. DOI: 10.1021 / pr100362f

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    9.Шталь Б., Турл С., Зенг Дж. Р., Карас М., Хилленкамп Ф., Стюп М. и др. Олигосахариды из грудного молока, выявленные с помощью матричной лазерной десорбции / ионизационной масс-спектрометрии. Anal Biochem. (1994) 223 : 218–26. DOI: 10.1006 / abio.1994.1577

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    10. Села Д.А., Чапман Дж., Адеуя А., Ким Дж. Х., Чен Ф., Уайтхед Т. Р. и др. Последовательность генома Bifidobacterium longum subsp. infantis раскрывает адаптацию к усвоению молока в микробиоме младенца. Proc Natl Acad Sci USA. (2008) 105 : 18964–9. DOI: 10.1073 / pnas.0809584105

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    11. Андервуд Массачусетс, Герман Дж. Б., Лебрилла CB, Миллс Д.А. Bifidobacterium longum subpecies infantis: чемпион по колонизации кишечника младенцев. Pediatr Res. (2015) 77 : 229–35. DOI: 10.1038 / pr.2014.156

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    12.Turroni F, Peano C, Pass DA, Foroni E, Severgnini M, Claesson MJ и др. Разнообразие бифидобактерий в кишечной микробиоте младенцев. PLoS ONE (2012) 7 : e36957. DOI: 10.1371 / journal.pone.0036957

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    13. Klaassens ES, Boesten RJ, Haarman M, Knol J, Schuren FH, Vaughan EE, et al. Анализ геномных микрочипов смешанных видов фекалий выявляет дифференциальные транскрипционные реакции бифидобактерий у младенцев, вскармливаемых грудью и искусственными смесями. Appl Environ Microbiol. (2009) 75 : 2668–76. DOI: 10.1128 / AEM.02492-08

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    14. Roger LC, Costabile A, Holland DT, Hoyles L, McCartney AL. Исследование фекальных популяций Bifidobacterium у младенцев, вскармливаемых грудью и искусственными смесями, в течение первых 18 месяцев жизни. Микробиология (2010) 156 : 3329–41. DOI: 10.1099 / mic.0.043224-0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    15.Села Д.А., Миллс Д.А. Уход за нашей микробиотой: молекулярные связи между бифидобактериями и олигосахаридами молока. Trends Microbiol. (2010) 18 : 298–307. DOI: 10.1016 / j.tim.2010.03.008

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    16. Гарридо Д., Ким Дж. Х., Герман Дж. Б., Рейбоулд Х. Э., Миллс Д. А.. Связывающие олигосахариды белки из Bifidobacterium longum subsp. infantis выявляют предпочтение гликанов хозяина. PLoS ONE (2011 г.) 6 : e17315.DOI: 10.1371 / journal.pone.0017315

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    17. Гарридо Д., Руис-Мояно С., Миллс Д.А. Высвобождение и утилизация N-ацетил-d-глюкозамина из олигосахаридов грудного молока Bifidobacterium longum subsp. infantis. Анаэроб (2012) 18 : 430–435. DOI: 10.1016 / j.anaerobe.2012.04.012

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    18. Sela DA, Li Y, Lerno L, Wu S., Marcobal AM, Bruce German J, et al.Бактериальный комменсал, ассоциированный с младенцами, использует сиалилолигосахариды грудного молока. J. Biol Chem. (2011) 286 : 11909–18. DOI: 10.1074 / jbc.M110.1

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    19. Села Д.А., Гарридо Д., Лерно Л., Ву С., Тан К., Эом Х.-Дж. И др. Bifidobacterium longum subsp. infantis ATCC 15697 α-фукозидазы активны в отношении фукозилированных олигосахаридов грудного молока. Appl Environ Microbiol. (2012) 78 : 795–803.DOI: 10.1128 / AEM.06762-11

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    20. Палфраман Р.Дж., Гибсон Г.Р., Расталл Р.А. Углеводные предпочтения видов Bifidobacterium , выделенных из кишечника человека. Curr Issues Intest Microbiol. (2003) 4 : 71–5.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    24. Ривьер А., Селак М., Лантин Д., Леруа Ф., Де Вюист Л. Бифидобактерии и бактерии толстой кишки, продуцирующие бутират: важность и стратегии их стимуляции в кишечнике человека. Front Microbiol. (2016) 7 : 979. DOI: 10.3389 / fmicb.2016.00979

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    25. Ван Дер Меулен Р., Адриани Т., Вербруге К., Де Вуйст Л. Кинетический анализ метаболизма бифидобактерий показывает незначительную роль янтарной кислоты в регенерации NAD + за счет его связанной с ростом продукции. Appl Environ Microbiol. (2006) 72 : 5204–10. DOI: 10.1128 / AEM.00146-06

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    26.Гарридо Д., Руис-Мояно С., Лемай Д. Г., Села Д. А., Герман Дж. Б., Миллс Д. А.. Совместная транскриптомика выявляет ключевые различия в ответе на молочные олигосахариды младенческих кишечных бифидобактерий. Научный доклад (2015) 5 : 13517. DOI: 10.1038 / srep13517

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    27. Бриджман С.Л., Азад М.Б., Филд С.Дж., Хакк А.М., Беккер А.Б., Мандхан П.Дж. и др. Вариации фекальных короткоцепочечных жирных кислот в зависимости от статуса грудного вскармливания у младенцев в возрасте 4 месяцев: различия в относительных и абсолютных концентрациях. Передняя гайка. (2017) 4 : 11. DOI: 10.3389 / fnut.2017.00011

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    28. Чоу Дж., Панасевич М.Р., Александр Д., Вестер Болер Б.М., Россони Серао М.С., Фабер Т.А. и др. Метаболомика кала здоровых детей, находящихся на грудном вскармливании, по сравнению с младенцами, вскармливаемыми смесью, до и во время ферментации периодической культуры in vitro J Proteome Res. (2014) 13 : 2534–42. DOI: 10.1021 / pr500011w

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    29.Асакума С., Хатакеяма Е., Урасима Т., Йошида Е., Катаяма Т., Ямамото К. и др. Физиология потребления олигосахаридов грудного молока младенческими кишечными бифидобактериями. J. Biol Chem. (2011) 286 : 34583–92. DOI: 10.1074 / jbc.M111.248138

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    30. Локацио Р.Г., Десаи П., Села Д.А., Веймер Б., Миллс Д.А. Широкое сохранение генов утилизации молока у Bifidobacterium longum subsp. infantis , что выявлено сравнительной геномной гибридизацией. Appl Environ Microbiol. (2010) 76 : 7373–81. DOI: 10.1128 / AEM.00675-10

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    31. LoCascio RG, Niñonuevo MR, Kronewitter SR, Freeman SL, German JB, Lebrilla CB, et al. Универсальная и масштабируемая стратегия гликопрофилирования бифидобактериями олигосахаридов грудного молока. Microb Biotechnol. (2009) 2 : 333–42. DOI: 10.1111 / j.1751-7915.2008.00072.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    32.LoCascio RG, Ninonuevo MR, Freeman SL, Sela DA, Grimm R, Lebrilla CB и др. Гликопрофилирование потребления олигосахаридов грудного молока бифидобактериями демонстрирует штамм-специфическое, предпочтительное потребление гликанов с небольшой цепью, секретируемых в раннем периоде лактации у человека. J Agric Food Chem. (2007) 55 : 8914–9. DOI: 10.1021 / jf0710480

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    33. Marcobal A, Barboza M, Froehlich JW, Block DE, German JB, Lebrilla CB, et al.Потребление олигосахаридов грудного молока кишечными микробами. J Agric Food Chem. (2010) 58 : 5334–40. DOI: 10.1021 / jf05

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    35. Туррони Ф., Форони Э., Пиццетти П., Джубеллини В., Риббера А., Меруси П. и др. Изучение разнообразия популяции бифидобактерий в кишечном тракте человека. Appl Environ Microbiol. (2009) 75 : 1534–45. DOI: 10.1128 / AEM.02216-08

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    36.Орбан Дж. И., Паттерсон Дж. А. Модификация теста на фосфокетолазу для быстрой идентификации бифидобактерий. J Microbiol Methods (2000) 40 : 221–4. DOI: 10.1016 / S0167-7012 (00) 00133-0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    37. Satokari RM, Vaughan EE, Akkermans AD, Saarela M, de Vos WM. Разнообразие бифидобактерий в фекалиях человека определяется с помощью родоспецифической ПЦР и денатурирующего градиентного гель-электрофореза. Appl Environ Microbiol. (2001) 67 : 504–13. DOI: 10.1128 / AEM.67.2.504-513.2001

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    38. Льюис З.Т., Шани Г., Масарве К.Ф., Попович М., Фрезе С.А., Села Д.А. и др. Подтверждение идентичности видов и подвидов бифидобактерий в коммерческих пробиотических продуктах. Pediatr Res. (2016) 79 : 445–52. DOI: 10.1038 / pr.2015.244

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    39. Dai Y, McLandsborough LA, Weiss J, Peleg M.Влияние концентрации и порядка применения смесей бензоата натрия и эвгенола на ингибирование роста Saccharomyces cerevisiae и Zygosaccharomyces bailii . J Food Sci. (2010) 75 : 482–8. DOI: 10.1111 / j.1750-3841.2010.01772.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    41. Парче С., Белеут М., Реццонико Э., Джейкобс Д., Аригони Ф., Титгемейер Ф. и др. Предпочтение лактозы перед глюкозой у Bifidobacterium longum NCC2705: glcP, кодирующий переносчик глюкозы, подвергается репрессии лактозы. J Bacteriol. (2006) 188 : 1260–5. DOI: 10.1128 / JB.188.4.1260-1265.2006

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    43. Линь Ч., Ван Ю. Х., Чен Ю. В., Лин Ю. Л., Чен Британская Колумбия, Чен М.С. Транскрипционная и посттранскрипционная регуляция экспрессии гена CXCL8 / IL-8, индуцированная фактором роста соединительной ткани. Immunol Res. (2016) 64 : 369–84. DOI: 10.1007 / s12026-015-8670-0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    44.Такаиши К., Комохара Й., Таширо Х., Отаке Х., Накагава Т., Катабучи Х. и др. Вовлечение M2-поляризованных макрофагов в асцит от продвинутой эпителиальной карциномы яичников в прогрессирование опухоли через активацию Stat3. Cancer Sci. (2010) 101 : 2128–36. DOI: 10.1111 / j.1349-7006.2010.01652.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    45. Romieu-Mourez R, Solis M, Nardin A, Goubau D., Baron-Bodo V, Lin R, et al. Различная роль регуляторного фактора IFN (IRF) -3 и IRF-7 в активации противоопухолевых свойств макрофагов человека. Cancer Res. (2006) 66 : 10576–85. DOI: 10.1158 / 0008-5472.CAN-06-1279

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    46. Руис-Мояно С., Тоттен С.М., Гарридо Д.А., Смиловиц Ю.Т., Герман Дж.Б., Лебрилла С.Б., Миллс Д.А. Изменения в потреблении олигосахаридов грудного молока младенческими кишечными штаммами Bifidobacterium breve. Appl Environ Microbiol. (2013) 79 : 6040–9. DOI: 10.1128 / AEM.01843-13

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    47.Гарридо Д., Руис-Мояно С., Хименес-Эспиноза Р., Эом Х. Дж., Блок DE, Миллс Д.А. Использование галактоолигосахаридов Bifidobacterium longum subsp. Infantis изоляты. Food Microbiol. (2013) 33 : 262–70. DOI: 10.1016 / j.fm.2012.10.003

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    48. Falony G, Lazidou K, Verschaeren A, Weckx S, Maes D, De Vuyst L. In vitro кинетический анализ ферментации пребиотических фруктанов инулиноподобного типа с помощью видов Bifidobacterium выявляет четыре различных фенотипа. Appl Environ Microbiol. (2009) 75 : 454–61. DOI: 10.1128 / AEM.01488-08

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    49. Милани С., Андреа Лугли Г., Дюранти С., Туррони Ф, Манкабелли Л., Феррарио С. и др. Бифидобактерии проявляют социальное поведение за счет обмена углеводов в кишечнике. Научный доклад (2015) 5 : 15782. DOI: 10.1038 / srep15782

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    50.Van Der Meulen R, Avonts L., De Vuyst L. Короткие фракции олигофруктозы предпочтительно метаболизируются Bifidobacterium animalis DN-173 010. Appl Environ Microbiol. (2004) 70 : 1923–30. DOI: 10.1128 / AEM.70.4.1923-1930.2004

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    51. Ким Дж. Х., Ан Х. Дж., Гарридо Д., Герман Дж. Б., Лебрилла С.Б., Миллс Д.А. Протеомный анализ Bifidobacterium longum subsp. infantis раскрывает метаболическую информацию о потреблении пребиотиков и гликанов хозяина. PLoS ONE (2013) 8 : e57535. DOI: 10.1371 / journal.pone.0057535

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    52. Йошида Э., Сакурама Х., Киёхара М., Накадзима М., Китаока М., Ашида Х. и др. Bifidobacterium longum subsp. infantis использует две разные галактозидазы для селективного разложения олигосахаридов грудного молока типа 1 и типа 2. Гликобиология (2012) 22 : 361–8. DOI: 10,1093 / гликоб / cwr116

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    53.Викрамасингхе С., Пачеко А.Р., Лемей Д.Г., Миллс Д.А. Бифидобактерии, выращенные на олигосахаридах грудного молока, подавляют экспрессию связанных с воспалением генов в клетках Caco-2. BMC Microbiol. (2015) 15 : 172. DOI: 10.1186 / s12866-015-0508-3

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    54. Чичловски М., Де Лартиг Дж., Герман Дж. Б., Рейбоулд Х. Э., Миллс Д. А.. Бифидобактерии, выделенные от младенцев и культивированные на олигосахаридах грудного молока, влияют на функцию эпителия кишечника. J Pediatr Gastroenterol Nutr. (2012) 55 : 321–7. DOI: 10.1097 / MPG.0b013e31824fb899

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    55. Амаретти А., Бернарди Т., Тамбурини Э., Занони С., Ломма М., Маттеуцци Д. и др. Кинетика и метаболизм Bifidobacterium adolescentis MB 239, растущих на глюкозе, галактозе, лактозе и галактоолигосахаридах. Appl Environ Microbiol. (2007) 73 : 3637–44. DOI: 10.1128 / AEM.02914-06

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    56.Озкан Э, Сун Дж., Роули, округ Колумбия, Села Д.А. Комменсал кишечника человека сбраживает углеводы клюквы с образованием формиата. Appl Environ Microbiol. (2017) 83 : e01097–17. DOI: 10.1128 / AEM.01097-17

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    57. Ван дер Меулен Р., Макрас Л., Вербруге К., Адриани Т., Де Вуйст Л. In vitro кинетический анализ потребления олигофруктозы бактериями Bacteroides и Bifidobacterium spp. указывает на различные механизмы деградации. Appl Environ Microbiol. (2006) 72 : 1006–12. DOI: 10.1128 / AEM.72.2.1006-1012.2006

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    58. Джеймс К., Мазеруэй, Миссури, Боттачини Ф, ван Синдерен Д., Кейперс ОП. Bifidobacterium breve UCC2003 метаболизирует олигосахариды грудного молока, лакто-N-тетраозу и лакто-N-нео-тетраозу, посредством перекрывающихся, но различных путей. Научный доклад (2016) 6 : 38560. DOI: 10.1038 / srep38560

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    5 лучших видов пробиотиков

    Поразительно, сколько пробиотиков сегодня доступно, а количество различных комбинаций, доступных в качестве пищевых добавок в магазинах здорового питания и даже добавленных в продукты, растет.Существует множество различных видов бактерий, которые составляют микробиом человека, но наука определила некоторых основных игроков и активно изучила их как на животных, так и на людях. Поэтому я сосредоточусь на этой основной группе пробиотических видов.

    Чтобы максимально упростить задачу поиска и приобретения подходящих смесей, я упростил свою рекомендацию до 5 основных широко доступных видов: Lactobaccilus plantarum, Lactobaccilus acidophilus, Lactobaccilus brevis, Bifidobacterium lactis и Bifidobacterium longum. .Разные штаммы дают разные преимущества, но именно они будут поддерживать биологию вашего тела, делая то же самое, что мы обсуждали с самого начала книги, когда речь идет о поддержании здоровья мозга.

    Lactobaccilus plantarum : Этот микроб, содержащийся в кимчи, квашеной капусте и других культивируемых овощах, является одной из самых полезных бактерий в вашем организме. Он долго сохраняется в желудке и выполняет множество функций, которые помогают регулировать иммунитет и контролировать воспаление в кишечнике.Это также помогает укрепить слизистую оболочку кишечника, отражая потенциальных захватчиков, которые могут повредить стенку кишечника и проникнуть в кровоток. Фактически, благотворное влияние L. plantarum на слизистую оболочку кишечника, возможно, является его самым важным признаком, поскольку он снижает проницаемость кишечника, тем самым снижая связанный с этим риск повышенной проницаемости кишечника, включая повышенный риск практически всех заболеваний головного мозга. Более того, L. plantarum может быстро переваривать белок, что в конечном итоге предотвращает пищевую аллергию и даже лечит такие аллергии, когда они возникают.В экспериментальных исследованиях на животных было показано, что он защищает модифицированных мышей от клинических симптомов рассеянного склероза и даже снижает воспалительную реакцию, типичную для этого состояния. Наконец, L. plantarum обладает сверхъестественной способностью поглощать и поддерживать важные питательные вещества, такие как полезные для мозга омега-3 жирные кислоты, витамины и антиоксиданты. Все эти действия делают L. plantarum незаменимым для борьбы с инфекциями и контроля над любыми патогенными бактериями.

    Lactobaccilus acidophilus : L.acidophilus — любимец кисломолочных продуктов, в том числе йогуртов. Он контролирует баланс хороших и вредных бактерий и тем самым помогает вашей иммунной системе. У женщин это помогает сдерживать рост Candida albicans, грибка, который может вызывать дрожжевые инфекции. L. acidophilus также получил известность благодаря своей способности поддерживать уровень холестерина. В тонком кишечнике L. acidophilus продуцирует множество полезных веществ, которые борются с патогенными микробами, включая ацидолфилин, ацидолин, бактериоцин и лактоцидин.

    Lactobaccilus brevis : квашеная капуста и соленые огурцы во многом обязаны этому микробу, который улучшает иммунную функцию за счет повышения клеточного иммунитета и даже повышения активности Т-клеток-киллеров. Он настолько эффективен в борьбе с вагинозом, распространенной бактериальной инфекцией влагалища, что его добавляют в лекарственные препараты, используемые для его лечения. L. brevis также подавляет действие некоторых кишечных патогенов. Возможно, лучше всего было показано, что он увеличивает уровень звездного гормона роста мозга BDNF.

    Bifidobacterium lactis (также называемый B. animalis) : кисломолочные продукты, такие как йогурт, содержат этот драгоценный камень, который, как подтверждено документально, оказывает сильное влияние на предотвращение болезней пищеварения и повышение иммунитета. Также известно, что он помогает избавиться от патогенов пищевого происхождения, таких как сальмонелла, вызывающая диарею.

    Bifidobacterium longum : Один из 32 видов, принадлежащих к роду bifidobacterium, это один из первых микробов, которые колонизируют наш организм при рождении.Это было связано с улучшением толерантности к лактозе и предотвращением диареи, пищевой аллергии и распространения патогенов. Также известно, что он обладает антиоксидантными свойствами, а также способностью улавливать свободные радикалы.

    Leave a Reply

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    2021 © Все права защищены.