Антимутагенная активность бифидобактерий и пропионовокислых бактерий

АНТИМУТАГЕННЫЕ СВОЙСТВА БАКТЕРИЙ ПРОБИОТИКОВ

мутагены

По теме см. также:

Исследование антимутагенной активности бифидобактерий

Антимутагенность пропионовокислых бактерий

Мутагены, антимутагены и пробиотики

химизация промышленности и мутагенез Живущие на Земле существа подвергаются действию химических, физических и биогенных мутагенов в значительно большем масштабе, чем их предки. Широкая химизация промышленности и сельского хозяйства, все большее проникновение химических препаратов в быт, наряду с известными преимуществами, несут с собой опасность, связанную с увеличением мутационного груза в популяциях растений, животных и людей. В процессе эволюции живые существа сформировали различные приспособления, направленные на сохранение видовой и индивидуальной специфики. Важная роль в защите организма от генотоксических воздействий принадлежит покровным тканям, способности печени и других органов осуществлять специфические физиологические реакции детоксикации мутагенов и, конечно, репарации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – главной мишени действия мутагенов. Однако компенсаторные механизмы у живых существ, действующие против мутаций, ограничены. Поэтому один из подходов к снижению губительного действия химических мутагенов и ультрафиолетовых (УФ) – лучей на организмы является использование веществ с антимутагенными свойствами.

К настоящему времени известно более 300 соединений антимутагенности, главным образом растительного, животного происхождения, или синтезированных химическим путем.

bakteriiИзвестно, что бактерии, эволюционно наиболее древние существа, выжившие при высоких уровнях УФ, который имел место до образования озонового слоя, и в течение более 3,5 млрд. лет подвергаются воздействию различных других мутагенных и инактивирующих факторов. Это обстоятельство предполагает, что бактерии должны обладать надежными средствами защиты для сохранения стабильности своего генома: кроме системы репарации ДНК, они могли выработать защиту путем синтеза веществ с протекторными, реактивирующими и антимутагенными свойствами.

Полученные на сегодня данные демонстрируют перспективность и актуальность изучения прокариот как источников антимутагенов


Антимутагенез - биологическое явление подавления мутационного процесса, выражающееся в снижении уровня спонтанного и индуцированного мутирования  под действием природных и синтетических соединений. Антимутагенез как явление был открыт в 1952 г. благодаря работам А. Новика и Л. Сцилларда, показавшим, что пуриновые рибонуклеотиды снижают спонтанное и индуцированное мутирование у Escherichia coli. Термин «антимутаген» предложен для описания агента, снижающего число спонтанных и/или индуцированных мутаций, независимо от вовлекаемого механизма действия. Антимутагены могут быть представлены как комплексом природных веществ, содержащихся, например, в экстракте чая, в морских животных, сыворотке крови, слюне людей, так и индивидуальными соединениями, такими как спермин, аденозин, гуанозин, кофеин, акридин, марганец-, селен-, кобальт – ионы, аскорбиновая и мочевая кислота, карнизин, интерфероны, ретинол, токоферолы и многие другие.  

dnaАнтимутагены подразделяются на десмутагены, которые осуществляют химические и биохимические модификации мутагена вне клетки (до повреждения ДНК), и биоантимутагены, снижающие частоту мутаций, вовлекаясь в клеточные процессы фиксации мутаций. Десмутагены включают восстановительные агенты, антиоксиданты, процессы десмутагенеза могут быть связаны с энзиматическими модификациями и прямой адсорбцией мутагена. Некоторые антимутагены могут ингибировать метаболическую активацию промутагенов, проявляя опосредованное подавление мутаций. Биоантимутагены оказывают влияние на процессы репарации и репликации ДНК пораженных клеток. Причем незначительные повреждения ДНК репарируются системой эксцизионной репарации, которая осуществляется комплексом ферментов вырезания (эксцизии) поврежденных участков ДНК до ее репликации и контролируется uvrA – и uvrC – генами. Восстановление исходной структуры  ДНК  происходит  при  использовании  второй нити ДНК как матрицы.

К биоантимутагенам относят, например, соли кобальта, добавление которых к инкубационной смеси снижает высокую частоту ошибок дефектной полимеразы III у сенной палочки, а также частоту мутаций, индуцированных   N-метил-N´-нитро-N-нитрозогуанидином (МННГ) у кишечной палочки. Многие биоантимутагены, например полиамины, образующие комплексы с ДНК, стабилизируют двойную спираль ДНК.

Считается, что ежедневное употребление антимутагенов и антиканцерогенов может оказывать наибольший эффект на предотвращение рака и генетических заболеваний, а защита от мутаций может быть полезной как в ранней, так и на поздней стадии развития рака.

Больших количеств антимутагенов, по-видимому, можно ожидать в семенной жидкости, яйцах, семенах, спорах, бактериях, то есть в биологических жидкостях и структурах, предназначенных природой для появления потомства и потому обеспеченных особо надежной антимутагеной защитой для поддержания оптимального состояния генома клеток. Если речь идет о бактериях, изучение антимутагенеза важно, прежде всего, в отношении бактерий, используемых при изготовлении пищи, кормов, кормовых добавок и пробиотиков. Введение антибиотиков снижает синтез мутагенов, но сопровождается побочными реакциями. Более безопасный путь – использование кисломолочных продуктов и культур, называемых пробиотиками. К числу таких бактерий принадлежат молочнокислые, пропионовокислые, бифидобактерии и Enterococcus faecalis. Способы культивирования бактерий имеют определенные преимущества перед культивированием растений. Бактерии можно выращивать на дешевых средах за короткое время путем направленного регулирования их метаболизма.

Молочнокислые, пропионовокислые и бифидобактерии применяются в самых разнообразных традиционных процессах пищевого брожения при изготовлении молочных и  мясных продуктов, а также в производстве специфических ферментированных изделий и при силосовании кормов для животных. Антибиотик низин, образуемый Lactococcus lactis, применяют как природный консервант в сырах, в мясных, рыбных и овощных консервах.

Бифидобактерии, например, играют важную роль в жизнедеятельности макроорганизма за счет поддержания определенного значения рН в толстом кишечнике, выделения молочной, уксусной и масляной кислот, ограничивающих рост многих патогенов и гнилостных бактерий. То же можно сказать и о пропионовокислых бактериях, которые отличаются синтезом пропионовой кислоты, а также стимулируют рост самих бифидобактерий.

Антимутагенные свойства ферментированного молока и других молочных продуктов связаны главным образом с присутствием в молоке молочнокислых бактерий и других ферментирующих пробиотических микроорганизмов. Неферментированное молоко дисмутагенностью не обладает, что указывает на образование антимутагенов в процессе брожения полезных бактерий.

В настоящее время изучение антимутагенности кисломолочных продуктов направлено на выявление активных штаммов, спектра их антимутагенного действия и возможных механизмов антимутагенеза. Доказано, что молоко, сброженное каждым из 71 штамма бактерий, относящихся к родам Lactobacillus, Streptococcus, Lactococcus и Bifidobacterium, оказывало антимутагенное действие при коинкубации с МННГ, причем наибольшая активность была обнаружена при использовании L. acidophilus LA106. 76 испытанных штаммов молочнокислых бактерий в результате ферментации молока придавали ему дезактивирующую способность также в отношении мутагенного пиролизата триптофана (Trp-P2). И снова L. acidophilus выделяется наиболее высокой ингибиторной активностью. Коинкубация 4НХО и АФ2 (вызывает сдвиг рамки считывания ДНК) с молоком, ферментированным  L. bulgaricus и Streptococcus thermophilus приводит к утрате мутагенных свойств указанных соединений за счет восстановления их до гидроксиламинов бактериальными редуктазами в результате чего мутагенная активность указанных соединений не проявляется. Таким образом, в качестве антимутагенного фактора могли выступать белки-ферменты. Кроме химической и энзиматической инактивации мутагенов среды, бактерии обладают и другими способами «расправы» с генотоксическими соединениями. Так, гомолактатные бактерии Lactobacillus helveticus L89 осуществляют дисмутагенез в отношении 4НХО-индуцированных мутаций путем образования активного пептида в результате протеолитического расщепления казеина молока. Непротеолитический штамм антимутагеной активностью не обладает. Существенно, что L. helveticus, в отличие от L. bulgaricus, хорошо приживается в кишечнике людей и подавляет рост гнилостных бактерий, образующих канцерогены, путем снижения активности ферментов, которые участвуют в превращении промутагенов в мутагены и канцерогены. Антимутагенное действие бактерий может быть связано с подавлением активности ферментов микросомальной фракции S9.

Не только метаболиты, но и клетки пропионовокислыхмолочнокислых и бифидобактерий, проявляют высокую дисмутагенную активность в отношении мутагенов широкого спектра действия. Доказано, что живые клетки прочно связывают все мутагены в отличие от убитых, которые на (80-95) % связанных мутагенов освобождают при экстракции диметилсульфоксидом. Рассмотрев роль продуктов брожения в ингибировании мутагенеза, пришли к выводу, что значительное дисмутагенное действие проявляет масляная кислота, уксусная кислота проявляет антимутагенное действие в отношение 3 из 8 рассмотренных мутагенов. Стоит отметить, что наиболее эффективно антимутагенную активность проявили пропионовокислые бактерии (в частности, P. shermanii – КМ 186), которые в ферментированном молоке на 70% снижали мутагенность азида натрия. Антимутагенность концентрата бифидобактерий B. longum В379М также была весьма высокой и составила 60%.

Бифидобактерии обладают способностью к детоксикации потенциальных канцерогенов и задерживают рост образовавшейся  опухоли. Введение клеток B. bifidum и их компонентов в опухоли экспериментальных животных (саркомы 180 и Lewis легочной карциномы мышей) тормозили рост опухолей. Высокой антиопухолевой активностью обладает пептидогликан, извлеченный из клеток без использования физической деструкции.

Пропионовокислые бактерии. Показано, что антимутагенная активность пропионовокислых бактерий против 4НХО и МННГ (точковые мутации) коррелирует с накоплением в среде тиоловых соединений. Максимальная антимутагенная активность соответствует максимальной аккумуляции в среде тиолов. Коинкубация культуральной жидкости указанных бактерий с мутагенами перед внесением в среду, инокулированную S. typhimurium, приводит к ингибированию мутагенеза на 99 и 75% в случае применения 4НХО (4-Нитрохинолин-1-оксид) и МННГ (N-метил-N-нитро-N-нитрозогуанидин) соответственно. При этом имеет место десмутагенез, обусловленный модификацией (конъюгацией с тиолом) 4НХО и электрофильных продуктов разложения МННГ. Штаммы  P. shermanii отличаются наиболее высокой антимутагеной активностью в отношении мутагенов, вызывающих как точковые мутации, так и мутации сдвига рамки считывания (9-аминоакридин).

Таким образом, клетки и метаболиты многих полезных бактерий проявляют высокий ингибиторный эффект в отношении мутаций, индуцированных мутагенами различного механизма действия. Бактерии как источники антимутагенов представляют несомненный интерес как профилактические пищевые добавки для активизации естественных систем репарации и для создания медицинских препаратов нового типа с антимутагенными свойствами, что, в принципе, возможно, если иметь в виду биологическую универсальность свойств ДНК.

См. также: Антиокидантные ферменты микроорганизмов

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

  1. ПРОБИОТИКИ
  2. ДОМАШНИЕ ЗАКВАСКИ
  3. БИФИКАРДИО
  4. КОНЦЕНТРАТ БИФИДОБАКТЕРИЙ ЖИДКИЙ
  5. ЙОДПРОПИОНИКС
  6. СЕЛЕНПРОПИОНИКС
  7. БИФИДОБАКТЕРИИ
  8. ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ
  9. ПРОБИОТИКИ И ПРЕБИОТИКИ
  10. СИНБИОТИКИ
  11. АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ
  12. АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА
  13. АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ
  14. МИКРОФЛОРА КИШЕЧНОГО ТРАКТА
  15. МИКРОФЛОРА И ФУНКЦИИ МОЗГА
  16. ПРОБИОТИКИ И ХОЛЕСТЕРИН
  17. ПРОБИОТИКИ ПРОТИВ ОЖИРЕНИЯ
  18. МИКРОФЛОРА И САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
  19. ПРОБИОТИКИ и ИММУНИТЕТ
  20. ПРОБИОТИКИ и ГРУДНЫЕ ДЕТИ
  21. ДИСБАКТЕРИОЗ
  22. МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ
  23. ПРОБИОТИКИ С ПНЖК
  24. ВИТАМИННЫЙ СИНТЕЗ
  25. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СИНТЕЗ
  26. СИНТЕЗ ЛЕТУЧИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
  27. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
  28. АЛИМЕНТАРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
  29. ПРОБИОТИКИ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ
  30. ПРОИЗВОДСТВО ПРОБИОТИКОВ
  31. ЗАКВАСКИ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
  32. НОВОСТИ

 

вправо