Пропионовые бактерии что это такое

О пропионовокислых бактериях (Автор: Воробьева Л. И.)

О ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЯХ

Автор: Доктор биологических наук Л.И. ВОРОБЬЕВА,

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Летом 2001 г. пропионово-кислые бактерии (ПКБ) оказались в центре внимания III Международного симпозиума «Propioni bacteria», проходившего в Цюрихе (Швейцария). Он начался с присуждения награды российскому биологу Лене Ивановне Воробьевой за выдающийся вклад в развитие науки об уникальной форме жизни, которую представляют эти микроорганизмы. О проблемах микробиологии, ставшей главной темой жизни и деятельности ученого, и пойдет речь в публикуемой статье.

Многообразие микроорганизмов и веществ, обеспечивающих их существование, удивительную приспособляемость к изменяющимся условиям окружающей среды, позволили выдающемуся французскому ученому XIX в., основоположнику современной микробиологии и иммунологии, иностранному почетному члену Петербургской АН Л. Пастеру сделать заключение: «Последнее слово будет за бактериями».

Сегодня описано более 100 тыс. видов бактерий, что составляет около 10% от существующих в природе. Некоторые из них, например, молочнокислые, пропионово- кислые, бифидобактерии, так называемые пробиотики, постоянно находятся в желудочно-кишечном тракте и на коже людей, угнетают рост гнилостной и вредоносной микрофлоры, положительно влияют на здоровье человека.

«ПОРТРЕТ» ПРОПИОНОВО-КИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Свое название ПКБ получили от образуемой ими пропионовой кислоты (наряду с уксусной и СО₂ ). Они относятся к роду Propionibacterium, куда входят молочные, или классические, и кожные бактерии. Такое деление связано с особенностями мест их обитания: первые выделяют из молока и твердых сычужных сыров; вторые представляют собой единственную анаэробную микрофлору здоровой кожи человека и компонент ассоциантов рубца жвачных. Еще в 1975 г. французский ученый Б. Хальперн показал стимулирующее действие этой микрофлоры на иммунную систему и ингибирование роста опухолей у людей. Впоследствии данные выводы были подтверждены работами ряда других ученых.

Прим.: Одной из известных работ, посвященных пропионовокислым бактериям, является монография профессора МГУ, Л.И. Воробьевой. Рекомендована для микробиологов, биохимиков, биотехнологов.

В монографии обобщены результаты многолетних исследований автора, а также данные литературы об уникальной форме жизни пропионовокислых бактерий. Автор рассказывает о сложности научных поисков, оригинальных подходах в изучении пропионовокислых бактерий, о большом вкладе в эту область микробиологии отечественных исследователей, открывших удивительные факты» имеющие общебиологическое значение. Представлены данные об ультраструктурной организации пропионовокислых бактерий, их биохимии, физиологии, экологии, новые данные о генетике этих бактерий, имеющие важное значение для понимания эволюции мира живых существ.

ПКБ получают энергию в результате пропионово-кислого брожения, происходящего также в клетках млекопитающих. Но здесь реакции циклического процесса противоположно направлены по отношению к реакции у бактерий, и как следствие, приводят к деградации ряда аминокислот, жирных кислот, тимина.

РАДИ ВИТАМИНА В₁₂

В 1970-х годах перед нашими учеными была поставлена задача увеличить продуктивность продуцента витамина для снижения себестоимости его производства. Однако рутинный метод отбора и проверка активных штаммов могли растянуть этот поиск на очень длительный период, если бы в течение одного года мы не сумели разработать принципиально новый экспресс-метод. Суть его состояла в том, что суспензию клеток после обработки мутагеном и суспензию необработанных клеток (т.е. контрольных) рассеивали на плотную среду с радиоактивным кобальтом (Кобальт-60, 60 Со). Через 10 дней культивирования в анаэробных условиях определяли массу не менее 100 выросших колоний (взвешивая на стерильных подложках) и уровень их радиоактивности (сцинтилляционным счетчиком гамма- излучений).

Предложенный нами способ отбора микроорганизмов, образующих кобальтоорганические соединения, позволил с высокой точностью проверять не менее 400-500 колоний в день. Их селекцию проводили путем ступенчатого отбора мутаций. Полученный нами штамм, в 10 раз превышавший исходный по продуктивности В₁₂ был передан на Московский химико-фармацевтический завод им. Л.Я. Карпова.

КОРМОВОЙ ПРЕПАРАТ «ПРОПИОВИТ»

В ходе дальнейших наших исследований выяснилось: добавка витамина В₁₂ в растительные корма для сельскохозяйственных животных и птиц повышает их питательность и усвоение, что способствует значительному увеличению продуктивности. К тому же пропионовые бактерии снижают избыточную кислотность силосов, а образующиеся при брожении пропионовая и уксусная кислоты хорошо утилизируются животными. При этом бактерии в больших количествах вырабатывают витамины В₂ и В₁₂ (в растениях В₁₂ отсутствует). Использование пропионовых бактерий в качестве закваски при силосовании позволяет получить высококачественный «диетический» корм для скота.

Полезные свойства ПКБ и полное отсутствие у них токсичности позволило нам рекомендовать данные микроорганизмы в качестве лечебно-профилактических ветеринарных средств. На основе клеток Propionibacterium acnes ВКПМ-1967, выделенных из рубца коровы, был изготовлен препарат «Пропиовит». Он обеспечивает животных витамином В₁₂, компенсирует недостаток витаминов В₁, В₂, В₃, В₆, повышает привесы, сопротивляемость болезням, что в 2 раза сокращает их гибель. Как показала практика, в результате может быть получена прибыль в 19 руб. на 1 руб. затрат.

НОВЫЙ РЕЦЕПТ ПРИВЫЧНОГО СЫРА

Значительным усовершенствованием сыроварения стало создание в нашей лаборатории совместно с микробиологами Института маслодельной и сыродельной промышленности в Барнауле многоштаммовой сухой закваски пропионовых бактерий, превосходящей монокультуру по газо- и кислотообразованию. Сухие культуры вносили в молоко без предварительного перевода их в активное состояние. Такая закваска по сравнению с применявшейся ранее более удобна при транспортировке; вырос и экономический эффект. Сегодня лучшие сорта сыра в России производят именно с помощью многоштаммовой закваски пропионовых бактерий.

ЯИЧНЫЙ ПОРОШОК ХРАНИТСЯ ДОЛЬШЕ

На III Международном симпозиуме «Propionibacteria» мы представили материалы, демонстрирующие пользу включения пропионовых бактерий в закваски для выпечки пшеничного хлеба. Если в ее состав, помимо дрожжей и молочнокислых бактерий, внести пропионовые, то выпеченный хлеб более защищен от так называемой картофельной болезни, которую вызывают некоторые бациллы. Кроме того, изменяются реологические свойства теста (вязкость, пластичность, упругость), поры равномерно распределяются по всему объему. Благодаря протеолитической активности ПКБ хлебобулочные изделия обогащаются аминокислотами, витамином В₁₂, а выделяемые микроорганизмами летучие соединения придают им приятный аромат и вкус. Сегодня предложенную технологию новых пшеничных заквасок широко применяют в хлебопекарнях России и других стран СНГ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Словом, обнаружение антимутагенных свойств пропионовых бактерий открывает новые области их применения как профилактических средств, которые могут быть использованы в пищевых продуктах для людей и в кормах для животных.

По теме пропионовокислых бактерий см. также:

Более подробную информацию об уникальных пробиотических свойствах и биотехнологическом потенциале пропионовокислых бактерий см. в разделе «СТАТЬИ».

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Источник

Пропионовые (пропионовокислые) бактерии

Пропионовые бактерии: ближе, чем вы думаете

Эксперты подсчитали, что общий вес бактерий, живущих в организме человека, составляет два килограмма. Они населяют его как жители в многоквартирном доме – повсюду. Знакомим вас с одним из «жильцов» — пропионовые бактерии.

Пропионовые бактерии найдете на коже лица и не только…

Пропионовокислые бактерии входят в состав облигатной микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Они продуцируют пропионовую кислоту, которая образуется в результате пропионового брожения (аналогичного молочнокислому, вызываемому лактобактериями). Но, в отличие от лактобактерий, все штаммы которых являются полезными и которые ни при каких обстоятельствах не могут стать патогенными, некоторые виды пропионовых бактерий могут быть условно-патогенными и причинять вред организму человека при снижении иммунитета.

Штамм Propionibacterium acnes относится к условно-патогенной флоре и живет на коже здоровых людей, не вызывая патологии. Вы можете не замечать их активности, но лишь до той поры, пока иммунитет организма высокий. Когда он ослаблен и защитные механизмы снижены, даже самые безобидные представители патогенной сферы способны причинить дискомфорт.

Как способны вам навредить пропионовые бактерии? Их «работу» легко увидеть воочию – на своем лице. Именно они становятся причиной возникновения угрей или прыщей — акне, а также они могут стать причиной блефарита, эндофтальмита и других заболеваний глаз.

Дело в том, что пока иммунитет человека высокий и нет предпосылок к каким-либо заболеваниям, пропионовые бактерии безобидно живут в полостях сальных желез и волосяных фолликул. В своем большинстве они никак себя не проявляют. Но это лишь до той поры, когда организм не дает сбой.

Как развивается воспалительный процесс с участием пропионовых бактерий

В воспалительном процессе с участием пропионовых бактерии можно выделить четыре стадии, которые развиваются одновременно:

Избавляемся от проблемы: профилактика и лечение

Акне, воспалительный процесс с участием пропионовых бактерии, поддаётся лечению. В зависимости от сверхчувствительности организма к этому типу бактерий одни пациенты довольно быстро избавляются от акне, у других оно проходит с осложнениями.

Схему лечения назначает врач-дерматолог. Она может включать в себя диету, нанесение лечебных мазей, приём антибиотиков, в сложных случаях применение лазера.

Источник

Отдельные пробиотические свойства Propionibacterium spp.

НЕКОТОРЫЕ ПРОБИОТИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫЕ СВОЙСТВА КЛАССИЧЕСКИХ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ PROPIONIBACTERIUM spp.

ИЗОМЕРИЗАЦИЯ ЛИНОЛЕВОЙ КИСЛОТЫ, НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ЛЕКТИНОВ и АПОПТОЗ РАКОВЫХ КЛЕТОК С ПОМОЩЬЮ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

СОДЕРЖАНИЕ

КОНЪЮГИРОВАННАЯ ЛИНОЛЕВАЯ КИСЛОТА и ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

Продолжая тему, стоит кратко описать способность ПКБ к получению конъюгированной линолевой кислоты. Доктор биологических наук Л.И. Воробьева и соавт. ранее показали выраженные антимутагенные свойства классических молочных пропионовокислых бактерий P. freudenreichii по предотвращению мутаций, вызванных самыми различными мутагенными агентами. Положительное действие здесь также достигается и за счет синтеза пропионовыокислыми бактериями P. freudenreichii (P. shermanii) соединений с полезными физиологическими и антиканцерогенными свойствами через изомеризацию линолевой кислоты (трансформирование линолевой кислоты в конъюгированную форму).

Конъюгированная линолевая кислота (КЛК) – ненасыщенная С18 жирная кислота, образуемая в организме животного как незаменимая. Она представляет собой смесь изомеров. Участвует в липидном обмене, имеет существенное значение для свертываемости крови и структуризации цитоплазматической мембраны. Проявляет ряд полезных для здоровья человека действий: антиканцерогенное, антиатерогенное, антидиабетическое, антиоксидантное, модулирует иммунную систему и регулирует жировой статус.

Штаммы P. freudenreichii способны превращать (трансформировать) изомеры линолевой кислоты в конъюгированные формы с высокой эффективностью (50-90%). Это происходит вне клеток, т.е. во внешней среде. Способность обогащать ЖКТ человека изомерами КЛК можно считать пробиотическим свойством.

Коротко о конъюгированной линолевой кислоте

Известные своими антиканцерогенными свойствами, CLA также способны снижать риск сердечно-сосудистых заболеваний, а также оказывать противовоспалительное действие (Zulet MA, Marti A, Parra MD, Martínez JA (September 2005). «Inflammation and conjugated linoleic acid: mechanisms of action and implications for human health». J. Physiol. Biochem. 61 (3): 483–94).

Комментарий к рисунку:

В данном изомере связи-заместители меняют свое место. Одна из них располагается между 6-м и 7-м углеродами, а другая между 8-м и 9-м. Такое близкое местоположение позволяет им влиять друг на друга, а также на единственную свободную связь атомов углерода, стоящую между ними.

Второе отличие двух родственных кислот (линолевой и ее конъюгированной формы) в расположении связей-заместителей относительно плоскости цепочки. В простой линолевой это цис-форма, то есть по одну сторону, а в конъюгированной возможно наличие транс-формы, то есть по разные.

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ НЕЙТРАЛИЗУЮТ ОПАСНЫЕ ДЛЯ ОРГАНИЗМА ЛЕКТИНЫ

ЧТО ТАКОЕ ЛЕКТИНЫ?

Растительные лектины являются специфическими углеводсвязывающими белками, которые широко распространены в бобовых культурах, семенах, злаках и др. растениях, в т.ч. используемых в качестве кормов для сельскохозяйственных животных. Они обладают высокой устойчивостью к варке и перевариванию, достигая просвета кишечника и/или кровообращения с биологической активностью. Поскольку многие растительные лектины вызывают вредные местные и системные реакции после их связывания с поверхностью слизистой оболочки, эти молекулы обычно считаются антипитательными и/или токсичными веществами.

Лектины – это белки и гликопротеины, обладающие способностью высокоспецифично связыватьостатки углеводов на поверхностиклеток, в частности, вызывая их агглютинацию. Лектины нередко участвуют в клеточном распознавании, например, некоторые патогенные микроорганизмы используют лектины для прикрепления к клеткам поражённого организма. Первоначально лектины были выделены из семян растений, однако они найдены у большинства живых организмов. Лектины могут вызывать агглютина цию эритроцитов, а также обладают избирательной митогенной активностью в отношении различных субпопуляций клеток крови.

Прим.: Агглютинация — склеивание и выпадение в осадок из однородной взвеси бактерий, эритроцитов и др. клеток, несущих антигены, под действием специфических веществ – агглютининов, в роли которых могут выступать в т.ч. лектины.

ПОЧЕМУ ЛЕКТИНЫ ТОКСИЧНЫ?

Лектины присутствуют во всех живых организмах. Но в некоторых их концентрация слишком высока. Прежде всего, в некоторых растениях. По мнению ученых, связано это с тем, что таким образом растения зачищают себя от поедания животными, ибо в высокой концентрации лектины токсичны. Токсичны они и для человека. Больше всего лектинов содержится в сое, фасоли, горохе, цельнозерновых крупах и орехах.

Лектины почти не способны усваиваться организмом, поскольку с ними не могут справиться пищеварительные ферменты.

В кишечнике нерасщепленные лектины залипают на кишечную стенку, нарушая ее работу. Они преодолевают желудок и, оказавшись в кишечнике, способны повредить клетки эпителия (ворсистой оболочки кишечника) и кишечная стенка становится проницаемой (возникает так называемый « синдром дырявой кишки »). В результате лектины начинают переходить из кишечника в кровоток и разрушать красные кровяные тельца, вызывая тем самым анемию (по данным исследований около 5 % лектинов, поступивших в организм с пищей, попадает в кровь). Лектины и непереваренные частицы разносятся по всему организму, вызывая воспаления, боли и диарею.

Организм начинает бороться с таким состоянием, но в нашем организме имеются клетки, похожие на лектины и иммунная система начинает атаковать как клетки лектинов, так и клетки своего же организма – в результате развиваются аутоиммунные заболевания. Поражаются сердце, поджелудочная железы, головной мозг, щитовидная железа и другие органы, что приводит к развитию диабета 1 типа, рассеянного склероза, заболеванию щитовидной железы (зоб Хошимото), целиакии (заболевание аллергического характера, при котором кишечник не может воспринимать и усваивать продукты из зерновых, содержащих глютен) и других тяжелых заболеваний, включая колоректальный рак.

Выделены такие возможные воздействия лектинов на организм:

Пропионовокислые бактерии удаляют in vitro диетические лектины с токсическим действием на клетки толстой кишки

Полученные результаты 2-х исследований свидетельствуют о том, что употребление классических («молочных») пропионовокислых бактерий одновременно с лектинами может снизить частоту лектининдуцированных изменений в кишечнике и быть средством защиты физиологии кишечника и организма в целом.

Было установлено, что в кишечнике действуют специфические клеточные рецепторы и бактерии могут взаимодействовать с лектинами, что приводит к изменениям в физиологии кишечника. Было предложено, что пробиотические микроорганизмы с подходящими поверхностными гликозидными фрагментами могут связываться с диетическими лектинами, способствуя их элиминации из просвета кишечника или ингибировать их взаимодействие с эпителиальными клетками.

Краткое описание результатов исследований

Молочные пропионибактерии удаляют in vitro диетические лектины с токсическим действием на клетки толстой кишки.

Цель: Оценка in vitro способности некоторых пробиотических бактерий связывать конканавалин А (Con A) и якалин (AIL), предотвращая их токсичность на эпителиальных клетках кишечника (IEC).

Выводы: Удаление Con A или AIL молочными пропионибактериями оказалось эффективным средством в целях избежания токсического эффекта против клеток толстой кишки in vitro.

Значимость исследования: Потребление продуктов, содержащих классические («молочные») пропионовокислые бактерии, будет хорошим инструментом для защиты кишечного эпителия.

Молочные пропионибактерии предотвращают пролиферативное действие растительных лектинов на клетки SW480 и защищают метаболическую активность кишечной микробиоты in vitro.

В данной работе ученые оценивали in vitro влияние двух репрезентативных растительных лектинов, конканавалина а и якалина, на пролиферацию (разрастание) клеток аденокарциномы толстой кишки SW480 и метаболическую активность кишечной микробиоты при отсутствии или наличии пропионовокислых бактерий. Оба лектина индуцировали пролиферацию указанных клеток толстой кишки дозозависимым образом, в то время как конканавалин А ингибировал ферментативную активность кишечной микробиоты. Предварительная инкубация пропионибактерий с лектинами предотвращала эти эффекты, благодаря связыванию лектинов бактериальными клетками. Таким образом, пищевые продукты с ПКБ или пищевые биодобавки с ПКБ могут являться эффективными диетическими вмешательствами по противодействию канцерогенным и др. токсическим эффектам растительных лектинов.

Дополнительно о лектинах см. ВКонтакте

АПОПТОЗ РАКОВЫХ КЛЕТОК И ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ P. freudenreichii ssp.

Одно из проявлений их действия – фрагментация ядра, другое инактивация митохондрий. Иными словами, летучие жирные кислоты (пропионаты) имеют многие функции, и в то числе в отношении апоптоза клеток аденокарциномы прямой кишки. Подтверждением этому служат данные, полученные при использовании микробиоты человека, введенной в ЖКТ крысы, обработанной 1,2-диметилгидразином. Потребление P. freudenreichii приводило к значительному усилению апоптоза клеток опухоли прямой кишки без влияния на здоровый орган. Накапливаются многочисленные данные и о том, что пропионовая кислота/пропионаты являются также источниками питания эпителиальных клеток в толстом кишечнике и иммуномодуляторами (Иточник: Рыжкова Е.П. Классические пропионовокислые бактерии как пробиотики / Учебное пособие – М.: изд. Биологический факультет МГУ, 2018 – 44с. ).

Видео о механизме апоптоза клеток →

Допонительная информация о ПКБ и апоптозе раковых клеток

ЛЕЧЕНИЕ РАКА ЖЕЛУДКА И КОЛОРЕКТАЛЬНОЙ КАРЦИНОМЫ С ПОМОЩЬЮ МОЛОЧНЫХ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

В исследовании INSERM для индуцирования апоптоза раковых клеток желудка человека HGT-1 использовали кисломолочный продукт, ферментированный исключительно молочными ПКБ Никаких других культур не применялось, чтобы избежать вмешательства в работу ПКБ и изменений в характеристике продукта по составу метаболитов (такая технология применима с бакконцентратами ООО «Пропионикс», но во Франции видимо готовили саму молочную среду, т.к. ПКБ имеют слабую энергию кислотообразования).

В другой работе, проведенной в Институте Гюстава Русси использовались концентраты чистых культур молочных ПКБ, их супернатанты, а также смеси их SCFAs (пропионата и ацетата). Исследование показало, что штаммы P. freudenreichii ssp. убивали линии раковых клеток человека, таких как клетки HeLa, HT29 и Caco2.

Пропионовокислые бактерии индуцируют апоптоз клеток колоректального рака с помощью короткоцепочечных жирных кислот, действующих на митохондрии:

Молоко, ферментированное P. freudenreichii способствовало апоптозу клеток опухоли желудка человека (HGT-1):

Перевод статей доступен по ссылке:

Дополнительная информация о метаболитных свойствах ПКБ

ПРОПИОНИБАКТЕРИИ СИНТЕЗИРУЮТ ПОЛИФОСФАТЫ

Синтез полифосфатов пропионовыми бактериями

Полифосфаты и репарация ДНК

Резюме: Эукариотические клетки требуют дополнительного количества дезоксинуклеозидтрифосфатов (dNTPs) для восстановления ДНК после повреждения. При этом для приращение dNTPs требуется неорганический фосфат, источником которого, в свою очередь, выступает полифосфат.

Полифосфат является ключевым фактором для выживания клеток после повреждения ДНК в эукариотических клетках

См. также:

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Источник