Bifidobacterium longum

Faj

A Bifidobacterium longum egy tejsavbaktériumfaj a Bifidobacteriaceae családból, amely az emberek és a sertések emésztőrendszerében található. Bár nem számszerűen domináns, ez egy kommenzális az emberi emésztőrendszer és a hüvely, ahol gátolja a patogén baktériumok szaporodását, és stimulálja az immunrendszert .

A B. longum három longum, infantis és suis alfajt tartalmaz , amelyeket eredetileg különböző fajokba soroltak.

Számos törzset választottak ki probiotikus hatásuk miatt.

Etimológia és történelem

A név a nemzetség Bifidobacterium ered a latin bifidus „split, split két” és a baktérium „bot” (ahonnan származik a francia szó a „baktérium” és a tudományos latin kifejezés baktérium által Christian Gottfried Ehrenberg 1838).

A konkrét jelző longum ered a latin longus „hosszú, kiterjesztett”

1899-ben Henri Tissier, az Institut Pasteur gyermekorvosa elsőként izolált egy bifidobaktériumot egy csecsemő székletében. Y-bifid morfológiája miatt Bacillus bifidusnak nevezte el, 1924 -ben a koppenhágai S. Orla-Jensen külön taxonként ismerte el a Bifidobacterium nemzetséget . 1974-ben a Bergey's Determinative Bacteriology Manual nyolcadik kiadása a Bifidobacteriumot külön nemzetségnek ismerte el , és a Bacillus bifidus- t Bifidobacterium bifidum- nak nevezte át .

Gerhard Reuter 1963-ban izolálta a Bifidobacterium longum -ot emberi székletben, amelyet megkülönböztetett a kisgyermekek emésztőrendszerében elterjedt B. infantistól és a sertéseknél elterjedt B. suis-tól . Aztán 2002-ben Sakata et al. egyesítette ezt a három fajt, a B. longum , a B. infantis és a B. suis , mint Bifidobacterium longum , a DNS-DNS hibridizációs értékek alapján. Végül Martelli és mtsai. javasolta a B. longum subsp. longum, B. longum subsp. infantis és B. longum subsp. am .

1974-ben a Bergey's Determinative Bacteriology Manual nyolcadik kiadása a Bifidobacteriumot önálló nemzetségnek ismerte el , amely 11 fajt tartalmaz. 2012-ben a Bergey's Manual 32 fajt, a The Taxonomicon online pedig 44 fajt adományozott (2018. szept.).

Leírás

Bifidobacterium longum egy tejsavbaktérium

• Gram-pozitív

• körkörös kromoszóma , amely 60% G + C-t tartalmaz

• Rúd alakú, szabálytalan körvonalú, leggyakrabban ívelt, néha elágazó végű (az anaerob táptalaj összetétele okozza a polimorfizmust)

• Nem mozgékony

• Nem képez spórát

• Szigorú anaerob

• A heterolaktikus fermentáció helye, vagyis az acetáttal kapcsolatos tejsavtermelés , gázfejlődés nélkül
• Nagyszámú cukrot (D- galaktóz , D- laktóz , maltóz , melibióz , raffinóz és szacharóz ) tejsavvá erjeszt

• Az optimális fejlődési hőmérséklet 36-38 ° C; a növekedés nulla 20 ° C alatt és 46 ° C felett.

• Az optimális kezdeti növekedési pH 6,5 és 7,0 között van.

A kultúra szigorúan anaerob baktérium nagyon finom, a fejlesztési DNS-szekvenálás technikák lehetővé tették, hogy jelöljön ki egy sor játszó gének fontos szerepet a növekedés B. longum az emésztőrendszerben és a különböző agar média anaerob .

Alfaj:

• Bifidobacterium longum subsp. longum (Reuter 1963) Mattarelli és mtsai. 2008
• Bifidobacterium longum subsp. infantis (Reuter 1963) Mattarelli és mtsai. 2008
• Bifidobacterium longum subsp. suis (Matteuzzi et al. 1971) Mattarelli et al. 2008

Genetikai

A szekvenálás a B. longum NCC2705 genom végeztük Mark A. Schell és munkatársai 2002-ben tartalmaz 2,26 Mb 1797 gének és 57 transzfer RNS-ek , 12 riboszomális RNS-ek . Ezek a mennyiségek nagyobbak lehetnek bizonyos más szekvenált törzseknél.

Túl sok gén van (a genom több mint 8% -a), amely az oligoszacharidok metabolizmusához kapcsolódik . A látszólagos hiánya képes enzimek összeomlanak néhány közülük, mint például a pektináz , celluláz és α- és β- amiláz , éles ellentétben áll a nagy számú glikozid hidrolázok , amely képes katalizálni a hidrolízis a glikozidos kötések , különösen gyakori kötvények talált növényi polimerek (mint például a hemicellulózok , arabinogalaktánok, arabinoxilánok, íny , inulinok , galaktomannánok ). A tartósan B. longum a vastagbelet gondolják, hogy mivel képes a katabolizálni szubsztrátok, amelyek rosszul emésztett a gazda és a mikroorganizmusok az emésztőrendszerben.

A folsav (B9 - vitamin), a tiamin (B1-vitamin) és a nikotinát (B3-vitamin) szintéziséhez szükséges enzimek többségének homológjai vannak jelen. Másrészt hiányzik belőle a riboflavin (B2 . Vitamin) , a biotin (Vit8 B8), a kobalamin (Vit12 B12) és a pantotenát (Vit5 B5) és a Piridoxin (Vit6 B6).

Az anaerobokhoz hasonlóan a B. longum is képes aminosavakat fermentálni . Több mint húsz peptidázzal rendelkezik , amelyek aminosavakat képesek előállítani az emésztőrendszerben vagy a hüvelyben lévő fehérje szubsztrátokból, ahol a szénhidrátok kevésbé gazdagok.

A ecetsavat és tejsavat a fő metabolitok végén, egy elméleti mólaránya ecetsav tejsav 1,5.

Csecsemőknél

Tissier 1900-ban végzett úttörő munkája óta számos tanulmány leírta az újszülöttek emésztőrendszerét gyarmatosító baktériumok egymásutánját. Megfigyelték, hogy a bél mikrobiota összetételét erősen befolyásolja a gyermek étele. Azok számára, akik szoptatnak, a mikrobiotát gyorsan a bifidobaktériumok uralják, míg a tápszerrel tápláltaknál a Bifidobacterium mellett a baktériumok nagyobb sokfélesége található, például Streptococcus , Bacteroides és Clostridium . A molekuláris technikák fejlesztése lehetővé tette két természetes úton született és szoptatott csecsemő belének domináns populációjának alakulását. A korai kolonizációt a bifidobaktérium fajok figyelik meg, amelyeket az élet harmadik és negyedik napján észlelnek. Az első hat hónapban a bifidobaktériumok dominanciája intenzívebb volt a kizárólag anyatejjel táplált csecsemőknél, mint azoknál, akik anyatejet és tápszert is kaptak. Más baktériumokat, amelyek fermentációval savat termelnek, például streptococcusokat és enterococcusokat , mindkét gyermeknél főleg a szoptatás időszakában találtak.

Ismeretes, hogy az anyatej több mint 80 oligoszacharidot tartalmaz (a laktózon kívül ), szokatlan szerkezettel felruházva és érintetlenül érkezik a vastagbélbe . A B. longum meglehetősen kivételes képessége ezen szubsztrátok katalizálására ezért kedvez a fejlődésének.

A probiotikus tulajdonságok értékelése

Módszertan

A probiotikus bifidobaktériumokat általában használják a gasztrointesztinális fertőzések megelőzésében és csökkentésében, de hiányzik az egyetértés a hatékonyságuk értékelésének módszertanában. A nehézségek abból adódnak, hogy az eredmények ugyanazon fajok törzsei szerint változnak, valamint az in vitro és az in vivo tesztek közötti szilárd összefüggés hiányából . Az in vitro vizsgálatok , amelyek közvetlen kapcsolatba hozzák a baktériumokat és az immunsejteket, nem felelnek meg az in vivo konfigurációnak , ahol a bevitt probiotikumok nincsenek (vagy marginálisan) közvetlen kapcsolatban az immunrendszerrel. Ha csak a placebóval szemben végzett kettős-vak klinikai vizsgálat tekinthető első lépésnek, a hatásmechanizmus szükségessége mégis kötelezi az in vivo tesztek alkalmazását .

A B. longum hatásmechanizmusai számos hipotézis tárgyát képezték: az immunrendszer pluripotens stimulációja , szerves sav, bakteriocinek termelődése vagy a kórokozók enterocitáihoz való tapadásának gátlásának megakadályozása vagy a baktériumok transzlokációjának megakadályozása.

A perifériás vér mononukleáris sejtjei (PBMC) által a B. longum kilenc különböző törzsének citokintermelést kiváltó képességének in vivo vizsgálata markáns különbségeket mutatott.

Mindegyiküknek különböző a citokin termelési profilja (különösen az IL-10 , az interferon IFN-y és a tumor nekrózis faktor TNF-a ), kivéve az interleukin 4-et (IL-4), amelyet egyik tesztelt törzs sem indukált. Másrészt a B. longum törzsek által stimulált összes PBMC mononukleáris sejt magasabb IL-10 termelést indukált, mint a stimulálatlan PBMC. És a B. longum ATCC 15707 és NCC 2705 törzsek nagyobb képességet mutattak IL-10 termelésére, mint a többi törzs.

Enteropatogén E. coli bélfertőzések

Bizonyos Escherichia coli törzsek , az úgynevezett enterohemorrhagiás (EHEC) felelősek a hasmenéses mérgezésért a szennyezett élelmiszertermékek (rosszul főtt darált hús, nyers tej stb.) Révén. Becslések szerint a betegek 10% -ánál a fertőzés súlyos formákban alakul ki, például vérzéses vastagbélgyulladás és hemolitikus urémiás szindróma, amely potenciálisan végzetes lehet, különösen kisgyermekeknél és időseknél. Az E. coli EHEC O157 szerotípus virulenciája összefügg a shigatoxin 2 (STX2) nevű toxin termelésével.

Fukuda és mtsai tanulmánya. azt vizsgálták, hogy a bifidobaktériumok beadása az E. coli EHEC O157 szennyezett egereknek megvédheti-e őket. Amikor axenikus egereket (születésük óta csíramentesek) megfertőzünk E. coli O157-vel, 7 napon belül elpusztulnak. De az egerek a szennyezés előtt túlélik, hogy a B. longum subsp. longum JCM 1217. Másrészt a más bifidobaktériumtörzsek, például a B. adolescentis JCM 1275 által végzett kolonizációnak nincs védőhatása.

A két csoport között nem találtunk szignifikáns különbséget a kóros és fiziológiai paraméterekben, kivéve a shigatoxin2 vérkoncentrációját, amely a védett egerekben nyolcszor alacsonyabb. A védő és nem védő törzseket kapott egerek széklet-metabolitjainak összetételében mutatkozó különbségek pontos elemzése magasabb védő törzsekkel társított acetát (de nem laktát vagy formiát ) koncentrációt mutatott ki az egerekben. A tanulmány szerzői meg tudták határozni a védőmechanizmust: az acetát serkenti a bélsejtek gyulladáscsökkentő védekezőképességét és blokkolja a shigatoxin2 vérbe jutását.

Valamennyi bifidobaktérium elegendő acetátot képes előállítani glükóz jelenlétében , ahogyan ez a proximális vastagbélben is (a start közelében). De a disztális vastagbélben (a vég közelében), ahol már nincs glükóz, csak a védő bifidobaktériumok képesek elegendő acetátot előállítani a jelenlévő fruktóz katabolizálásával . A bifidobaktériumok különböző törzseinek genomjának szekvenálása lehetővé tette a védő baktériumokban jelen levő fruktóz transzportereket (valamint a ribózt és a mannózt stb.) Kódoló gének kiemelését , míg a fruktóz transzportereket kódoló gének, a laktóz és a fruktooligoszacharidok nem védő (és védő) bifidobaktériumokban vannak jelen.

Salmonella fertőzések

Az enterális szalmonella fertőzések a hasmenés leggyakoribb okai közé tartoznak, különösen az 5 év alatti gyermekeknél.

A tanulmány a védő hatása kombinációjának két törzs bifidobaktériumok ( B. longum subsp. Infantis CECT 7210 és B. animalis subsp. Lactis BPL6) a 72 elválasztott malacok szennyezett Salmonella Typhimurium végezte Barba-Vidal és ALS. . A probiotikus kezelést naponta alkalmazták, míg a szalmonella-szennyezés orálisan egyszer fordult elő. Ezt akut hasmenés és négy haláleset követte. A probiotikumok beadása nem akadályozza meg a szalmonellával való fertőzést, de csökkenti a szalmonella terhelését a vastagbélben és a székletben.

A fertőzött állatok által kivont probiotikumok előnyei a táplálékbevitel növekedése, a szalmonella székletürítésének csökkentése, a végbél hőmérséklete, a villus: kriptarány javulása volt.

Rotavírus fertőzések

Ismeretes, hogy a szoptatott csecsemők jobban védve fertőzések, mint azok, tápszerrel táplált, mert nagy arányban immunglobulinok anyatej készült antitest IgA , amelyek védelmet nyújtanak fertőzések enterális a rotavírus . Ezek az anyai anti-rotavírus IgA antitestek kötődnek a csecsemő emésztőrendszeri nyálkahártyájához, és védő szerepet töltenek be. A szoptatott csecsemők székletében is kimutathatók, de másként nem táplálkozóknál.

Az emberi rotavírusok gátlására képes probiotikum-törzsek megtalálása érdekében Muñoz et al. izolált Bifidobacterium longum törzsek a szoptatott csecsemők székletéből. Egy új törzs, a B. longum subsp. Az infantis CECT 7210-et azért választották ki, hogy képes in vitro gátolni a rotavírusokat a sejtvonalakban . Az emésztőrendszerben való megtelepedés képességének biztosítása érdekében megállapították, hogy képes ellenállni a gyomor savasságának, az epesó sójának , a NaCl-nak, és hogy jól tapad a bél nyálkahártyájához.

Egereken végzett vizsgálat megállapította, hogy a B. longum subsp. Az infantis CECT 7210 hasmenés kezelésére szolgál a rotavírus fertőzések gátlásával . A bifidobaktérium törzs beadása után kezdetben az IgA antitestek szintjének növekedését figyelték meg a székletben, majd 168 óra elteltével a kontrollcsoport szintjének csökkenése következett be.

Egy korábbi, tíz felnőtt bevonásával végzett kettős-vak vizsgálat három antibiotikum ( eritromicin ) szedésekor tesztelte három, a B. longummal megerősített vagy nem megerősített joghurt napi bevitelének hatásait . A B. longummal dúsított joghurt felszívódása csökkenti a széklet és a hasi fájdalom súlyát és gyakoriságát.

Colorectalis rák

In vivo és in vitro vizsgálatokkal megállapították, hogy a B. longum (valamint a B. breve vagy bizonyos Lactobacillusok) törzsek védelmet nyújthatnak a DNS számára, ha rákkeltő anyagokkal akarják károsítani, és gátolják két rákkeltő genotoxikus hatását. patkányokon.

Megjegyzések

1. Mb = megabázis, vagy egymillió adatbázis
2. B. longum subsp. infantis ATCC 15697, genomméret = 2,83  Mb , génszám = 2594, tRNS = 79; lásd O'Callaghan és mtsai. (2016)
3. mint a 16S riboszomális RNS kontroll PCR-rel ( polimeráz láncreakció )
4. a limfociták és monociták

Hivatkozások

1. Whitman és mtsai (szerk.), Bergey's Manual of Systematic Bacteriology 5. kötet, Actinobacteria , Springer,2012
2. P. Mattarelli és ql. , „  Javaslat a Bifidobacterium longum három biotípusának három alfajra történő átminősítésére: Bifidobacterium longum subsp. longum subsp. nov., Bifidobacterium longum subsp. infantis fésű. nov. és a Bifidobacterium longum subsp. vagyok fésű. nov.  ”, International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology , vol.  58,2008, P.  767-772
3. BUCHANAN, RE és GIBBONS, NE, Bergey's Manual of Determative Bacteriology , 8. 00. Williams és Willkins co., Baltimore,1974
4. Universal Taxonomic Services, Zwaag, Hollandia A Taxonomicon & Systema Naturae 2000 , „  Genus Bifidobacterium Orla-Jensen 1924 (jóváhagyott listák 1980)  ” (hozzáférés : 2018. szeptember 18. )
5. Pascale Baratte-Euloge, Összehasonlító hatás a Bifidobacteriummal fermentált három tej bélflóráján. A Bifidobacterium longum BB 536 törzs probiotikus tulajdonságainak és viselkedésének értékelése emberben , a Nancy Egyetem I. tézise,1992
6. Mark A. Schell és munkatársai : „  A Bifidobacterium longum genomszekvenciája tükrözi adaptációját az emberi gyomor-bél traktushoz  ”, PNAS , vol.  99, n o  22,2002( online olvasás )
7. Amy O'Callaghan és Douwe van Sinderen , „  Bifidobaktériumok és szerepük az emberi bélmikrobiota tagjaiként  ”, Frontiers in Microbiology , vol.  7, n o  925,2016
8. Van der Meulen et ALS , „  kinetikai analízise bifidobaktérium metabolizmus feltárja kisebb szerepet a borostyánkősav a regenerációs a NADC keresztül szaporodással járó termelés.  », Appl. Ról ről. Microbiol. , vol.  72,2006, P.  5204-5210
9. Christine F. Favier et al. , „  A bakteriális közösségek utódlásának molekuláris monitorozása emberi újszülöttekben  ”, ALKALMAZOTT ÉS KÖRNYEZETI MIKROBIOLÓGIA , vol.  68, n o  1,2002, P.  219-226
10. Medina és mtsai. , „  A Bifidobacterium logum törzsek differenciális immunmoduláló tulajdonságai: relevancia a probiotikus szelekció és a klinikai alkalmazások szempontjából  ”, Clin Exp Immunol. , vol.  150, n o  3,2007, P.  531–538 ( online olvasás )
11. Heyman Martine , „  A probiotikumok hatása az immunrendszerre: lehetséges hatásmechanizmusok  ”, Cahiers de Nutrition et de Dietétique , vol.  42, n o  22007, P.  69–75 ( online olvasás )
12. Medina és mtsai. , „  A Bifidobacterium longum törzsek differenciális immunmoduláló tulajdonságai: relevancia a probiotikus szelekció és a klinikai alkalmazások szempontjából  ”, Clinical and Experimental Immunology , vol.  150,2007, P.  531-538
13. Saulnier és mtsai. , „  A probiosis és a prebiosis mechanizmusai: megfontolások a továbbfejlesztett funkcionális élelmiszerekhez  ”, Curr. Opin. Biotechnol , vol.  20,2009, P.  135-141
14. Fukuda et al. , „A  bifidobaktériumok az acetát termelésével megvédhetnek az enteropatogén fertőzéstől  ”, Nature , vol.  469,2011
15. Cheikhyoussef et al. , „A  bifidobaktériumokból nyert antimikrobiális fehérjevegyületek: a termeléstől az alkalmazásukig  ”, Int. J. Food Microbiol. , vol.  125,2008, P.  215-222
16. Gagnon és mtsai. , „  Az Escherichia coli O157: H7 in vitro gátlása emberi eredetű bifidobaktérium törzsekkel  ”, Int. J. Food Microbiol. , vol.  92,2004, P.  69-78
17. Jean-Jacques Perrier , „  Bifidus a mérgező baktériumok ellen. A bifidobaktériumok törzse megakadályozza az E. coli által okozott élelmiszerfertőzés halálos fejlődését egerekben.  », A Tudományért ,1 st február 2011( online olvasás )
18. Parche S és mtsai. , „  Bifidobacterium longum NCC2705 cukortranszport-rendszerei  ”, J Mol Microbiol Biotechnol , vol.  12, n csont  1-2,2007
19. Barba-Vidal et als. , „  A Bifidobacterium longum subsp. Probiotikus kombinációja. infantis CECT 7210 és Bifidobacterium animalis subsp. lactis BPL6 csökkenti a kórokozók terhelését és javítja az elválasztott malacok bélrendszeri egészségét, szájon át megkérdőjelezve a Salmonella Typhimuriummal  ”, elülső rész. Microbiol , vol.  8, n o  1570,2017
20. Van de Perre P , „  Antitesttranszfer anyatejjel.  », Vaccine , vol.  21, n o  24,2003( online olvasás )
21. Muñoz et al. , „  Újszerű probiotikus Bifidobacterium longum subsp. infantis CECT 7210 törzs aktív a rotavírusfertőzések ellen  ”, Applied and Environmental Microbiology , vol.  77, n o  24,2011( online olvasás )
22. Orrhage K et ql , „  Tejsavbaktériumok és oligofruktóz kiegészítők hatása a bél mikroflórájára a cefpodoxime proxetil beadása során.  », J. Antimicrob Chemother , vol.  46,2000
23. Pool-Zobel és mtsai. , „  Lactobacillus- és bifidobaktérium által közvetített antigenotoxicitás patkányok vastagbélében.  », Nutr.Cancer , vol.  26, n o  3,1996