Главная \ 3. Пробиотики \ Пропионовокислые бактерии \ Бифидогенный стимулятор роста ACNQ

Бифидогенный стимулятор роста из пропионовокислых бактерий

Бифидогенный стимулятор роста, продуцируемый Propionibacterium freudenreichii 

delenie_bakterij.png

2-амино-3-карбокси-1,4-нафтохинон (ACNQ)

Tsutomu KANEKO
A Novel Bifidogenic Growth Stimulator Produced by Propionibacterium freudenreichii
Bioscience Microflora Vol. 18 (2), 73-80, 1999 
liniya.png

размножение бактерий

Предисловие редактора. Давно известно, что бифидобактерии являются наиполезнейшими микроорганизмами, которые благотворно влияют на здоровье человека. С возрастом содержание этих бактерий снижается, однако они продолжают оставаться т.н. маркерами здорового кишечного микробиома. Резкое сокращение или полное исчезновение этих бактерии в результате дисбиотических нарушений, вызванных антибиотиками, вредными привычками, неправильным питанием, экологией или болезнью, может привести к др. заболеваниям или усугубить имеющееся. 

Существуют способы поддержания необходимого баланса в кишечной микробиоте с помощью диеты. Известно, что клетчатка, пищевые волокна и др. полисахариды могут стимулировать рост и размножение физиологичных для человека полезных микроорганизмов. Однако известно, что рацион не всегда содержит эти пищевые компоненты, многие из которых лишь селективно влияют на бифидобактерии. В результате, восстановление бифидофлоры может быть затруднительным мероприятием.

В связи с этим актуальным является вопрос поиска новых источников субстратов, обладающих гарантированными бифидогенными свойствами. Одними из таких источников оказались молочные пропионовокислые бактерии, которые продуцируют, как минимум, два бифидогенных стимуляторов роста (BGS - Bifidogenic growth stimulant): 1,4-дигидрокси-2-нафтойная кислота (DHNA → C11H8O4) и 2-амино-3-карбокси-1,4-нафтохинон  (ACNQ → C11H7HO4), которые в малых концентрация оказывают мощное стимулирующее действие неуглеводной природы на рост и развитие Bifidobacterium spp. Более того, совместное использование бифидо- и пропионовокислых бактерий в рамках диетического или клинического питания позволяет не только восстановить бифидофлору, но и повысить оздоровительный потенциал от приема данной пробиотической комбинации (в виде бактериальных концентратов или ферментированных продуктов) из-за обнаруженного повышения антимутагенной, антибактерицидной и бактериостатической активности совмещенных культур (синергизм).

Концентрат Бифидобактерий Жидкий (КБЖ)закваска пропионовокислых бактерий Пропионикс 

В данном разделе рассмотрим статью об исследовании одного из указанных выше BGS, а именно ACNQ. Автор: Цутому Канеко (Tsutomu KANEKO) из Центрального Научно-Исследовательского Института, Meiji Milk Products Co., Лимитед., 1-21-3 Сакае-те, Хигасимураяма, Токио 189-8530, Япония.

Резюме.

Новый бифидогенный стимулятор роста (BGS) присутствовал в бесклеточном фильтрате и во фракции метанольного экстракта клеток стартера (Propionibacterium freudenreichii) для производства сыра швейцарского типа. После очистки BGS, выделенных из лиофилизированных клеток пропионовокислых бактерий, определяли массу (217,037) методом электронно-ударной масс-спектрометрии высокого разрешения и жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии. Различные экспериментальные анализы показали, что химическая структура BGS представляет собой 2-амино-3-карбокси-1,4-нафтохинон (ACNQ). Мы рассмотрели влияние культуры P. freudenreichii ET, содержащей BGS, на кишечную бактериальную композицию с использованием анаэробной системы непрерывного культивирования, и обнаружили, что BGS, по-видимому, усиливает селективное использование олигосахаридов бифидобактериями. Кроме того, было проведено плацебо-контролируемое исследование влияния BGS на фекальную флору и частоту стула у здоровых людей. Напиток со стерилизованной культурой ET-3 вводили один раз в день в течение 7 дней. Процент бифидобактерий в фекальной флоре и частота стула были значительно увеличены при введении культуры P. freudenreichii. ACNQ в чрезвычайно низкой концентрации проявлял стимуляцию роста бифидобактерий и усиливал активность NADH-оксидазы и NADH-пероксидазы в бифидобактериях. Было обнаружено, что ACNQ работает как хороший акцептор электронов диафоразы NAD(P)H. ACNQred (red от англ. reductant или reducer – восстановитель – ред.) был легко автоокислен и также действовал как лучший электронный донор NAD(P)H-пероксидазы. Эти реакции, опосредованные ACNQ, по-видимому, играют роль в процессах NAD(P)+  - регенерации и, по-видимому, отвечают за стимуляцию роста бифидобактерий.

Введение

Бифидобактерии являются одним из преобладающих бактериальных родов, особенно в стуле грудных детей и большинства взрослых (14, 32, 36). Считается, что определенные компоненты в грудном молоке человека, такие как высокое содержание лактозы, олигосахариды, N-ацетилглюкозаминсодержащие сахариды, гликопротеины и гликопептиды, являются факторами роста бифидобактерий (2, 4, 26, 29). Неперевариваемые углеводы, пантетин, лактулоза, казеиновый трипсин и продукты аминокарбонильной реакции также усиливают рост бифидобактерий (7, 10, 26, 28, 29). Gibson et al. (11) сообщили, что значительное увеличение количества бифидобактерий было обнаружено, когда 8 субъектов получали олигофруктозу или инулин, хотя 2 субъекта периодически жаловались на метеоризм. Эти олигосахариды устойчивы к эндогенным гликолитическим ферментам и в основном служат эффективными субстратами для роста бифидобактерий в толстой кишке. Однако мало внимания уделялось строго селективным бифидогенным олигосахаридам и, в частности, сильным бифидогенным факторам, вызываемым пищевыми микроорганизмами. Поскольку пирролохинолинхинон (PQQ) был обнаружен в качестве кофактора метанолдегидрогеназы из метилотрофных бактерий в 1979 году (31), хинопротеин глюкозодегидрогеназа была продемонстрирована у нескольких микроорганизмов, таких как кишечные бактерии, Acinetobacter, виды Pseudomonas. Кроме того, Ameyama et al. (1, 34) указали, что PQQ был эффективным в качестве фактора роста бактерий. Однако PQQ не мог усилить рост бифидобактерий. В 1994 году мы обнаружили сильный и новый бифидогенный стимулятор роста (BGS), производимый молочными пропионовокислыми бактериями Propionibacterium freudenreichii - микроорганизмами, которые широко используется в молочной промышленности в качестве закваски для производства сыра швейцарского типа (20). Пропионибактерии, особенно P. freudenreichii, необходимы для развития характерного вкуса и развития глазков при производстве сыра, а также важны в других отраслях пищевой промышленности, где они отвечают за производство органических кислот, биомассы, витамина B12 и др. специфических метаболитов (24, 30). В настоящем обзоре я остановлюсь на характеристиках, химической структуре и действии BGS на микрофлору кишечника человека, а также на механистическом исследовании BGS.

Производство BGS пропионибактериями

Бактерия P. freudenreichii - является грамположительным, неспорообразующим, неподвижным, аэротолерантным хемоорганотрофом с основными средами обитания в молочных продуктах (6). В процессе ферментации эта бактерия превращает глюкозу в ацетат, пропионат и CO2 (6). Мы обнаружили, что P. freudenreichii может продуцировать сильный стимулятор роста бифидобактерий (BGS) и что активность BGS присутствовала даже после тепловой обработки при 121 °C в течение 15 минут (20). Другие виды пропионибактерий, такие как P. jensenii и P. acidipropionici, которые обычно обнаруживаются в молочных продуктах, также продуцировали вещество, подобное BGS (данные не показаны). Добавление бесклеточного фильтрата культуры P. freudenreichii заметно усиливало рост Bifidobacterium longum, B. bifidduum, B. adolescentis и B. breve, которые обычно обнаруживаются в фекалиях человека (таблица 1). Однако фильтрат не стимулировал рост других микроорганизмов, включая кишечные бактерии и молочнокислые бактерии. При добавлении BGS в культуру перед ранним периодом логарифмической фазы роста (17) наблюдалось заметное увеличение клеточной массы и удельной скорости роста (μ) B. breve JCM 1192 (рис. 1). Однако не было значительных различий по выходу роста (г произведенных клеток / моль потребленной глюкозы, YX/S), выходу лактата (моль произведенного лактата / моль использованной глюкозы, YL/S) и выходу ацетата (моль произведенного ацетата / моль потребляемая глюкоза, YA/S) между культурами B. breve со стерилизованной культурой P. freudenreichii и без нее (рис. 1 и 2).

Таблица 1. Влияние бесклеточного фильтрата культуры Propionibacterium freudenreichii на рост тест-микроорганизмов

Микроорганизм
∆A580
Bifidobacterium longum 6001
1,97
Bifidobacterium longum 6002
1,76
Bifidobacterium adolescentis 6003
2,92
Bifidobacterium breve 6011
2,60
Clostridium perfringes ATCC 13124
0,02
Clostridium butyricum ATCC 14823
0,17
Clostridium ramosum ATCC 25582
0,30
Enterobacter cloacae 7023
0,11
Escherichia coli O-601
0,10
Fusobacterium varium Type a P103-112
0,17
Bacteroides fragilis 2271
0,10
Bacteroides vulgates JCM 5826T
-0,20
Eubacterium aerofaciens ATCC 25986
-0,07
Enterococcus faecalis IFO 3971
0,04
Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus 1067
0,60
Lactobacillus acidophilus 1826
-0,40
Staphylococcus aureus 7009
0,10
Изменения оптической плотности при 580 нм (∆A580) были получены путем вычитания оптической плотности контрольной культуры при 580 нм из экспериментальной культуры.

Влияние бесклеточного фильтрата культуры Propionibacterium freudenreichii ET-3 на выход роста Bifidobacterium breve JCM 1192

Рис. 1. Влияние бесклеточного фильтрата культуры Propionibacterium freudenreichii ET-3 на выход роста Bifidobacterium breve JCM 1192.

 Влияние бесклеточного фильтрата культуры Propionibacterium freudenreichii ET-3 на выход лактата и ацетата Bifidobacterium breve JCM

Рис. 2. Влияние бесклеточного фильтрата культуры Propionibacterium freudenreichii ET-3 на выход лактата и ацетата Bifidobacterium breve JCM 1192.


Очистка и структурная идентификация BGS

Клетки P. freudenreichii выращивали в 500 л среды номер 1 (20) анаэробно при 30 °С в течение 96 часов. Клетки собирали из культурального бульона непрерывным центрифугированием при 8000 об / мин. Лиофилизированные клетки дважды экстрагировали 15 л CHCl3MeOH (2:1), перемешивая в течение 1 часа при комнатной температуре (25 °C). После того как растворительные экстракты отфильтровывали и концентрировали в вакууме, их разделяли между этилацетатом и водой при рН 3,0. Затем органический слой сушат над Na2SO4 и концентрируют в вакууме; затем был получен коричневый маслянистый остаток в виде неочищенного экстракта. Неочищенный экстракт растворяли в этилацетате и раствор адсорбировали на очищенном целите. После удаления растворителя в вакууме целит загружали в колонку с силикагелем с суспензией Wako gel C-300 в н-гексане. Систему ВЭЖХ использовали для разделения фракции с активностью BGS (27). Активные компоненты элюировали последовательно элюентом из этилацетата и н-гексана. Основную фракцию колоночной хроматографии на силикагеле концентрировали и растворяли в метаноле. После того, как маслянистый материал наносили на колонку с сефадексом LH-20, частично очищенную фракцию BGS концентрировали в вакууме и очищали препаративной ВЭЖХ.

Физико-химические свойства и химическая структура BGS, продуцируемого Propionibacterium freudenreichii

Рис. 3. Физико-химические свойства и химическая структура BGS, продуцируемого Propionibacterium freudenreichii.

Молекулярная формула была определена как C11H7NO4 с помощью масс-спектрометрии с ионизацией электронным ударом с высокой разрешающей способностью и жидкостной хроматографии масс-спектрометрии. BGS показал максимумы поглощения при 227 и 269 нм в УФ-спектре, что свидетельствует о присутствии 2-амино-1,4-нафтохинонового фрагмента в этой структуре. Спектры [1H]NMR и [13C]NMR подтверждают присутствие в этой структуре 1,4-нафтохинонового фрагмента. 2-Амино-1,4-нафтохинон имеет молекулярную формулу C10H7NO2 (C11H7NO4-CO2), а протон H-3 не был измерен в спектре [1H]NMR BGS. Как показано на рис. 3, согласно этим результатам химическая структура BGS была идентифицирована как 2-амино-3-карбокси-1,4-нафтохинон (ACNQ). 

Влияние BGS на состав кишечной микрофлоры

А) анаэробная система непрерывного культивирования (ACCS)

Неперевариваемые олигосахариды могут приводить к значительным изменениям баланса составляющих их микрофлоры в толстом кишечнике. В исследованиях на людях, которым вводили олигосахариды, количество бифидобактерий в кале увеличивалось (7,9,12). Это означает, что олигосахариды являются предпочтительным субстратом роста для бифидобактерий. Некоторые кишечные бактерии, кроме бифидобактерий, также обладают способностью утилизировать эти олигосахариды. На самом деле, сообщается, что 2 субъекта из 8 периодически жаловались на метеоризм в течение всего периода кормления олигофруктозой (5). Это может быть связано с тем, что олигофруктоза была ферментирована некоторыми газообразующими бактериями в кишечнике. Часто высказывалось предположение, что галактозосодержащие олигосахариды, включая рафинозу и стахиозу, являются компонентами семян бобовых культур, которые отвечают за метеоризм (8). Сиситема ACCS, предназначенная для моделирования бактериальной экосистемы кишечника человека, является очень полезным инструментом для изучения изменений микрофлоры кишечника и метаболизма (3, 5, 13, 15, 22, 23, 25). Мы показали, что рост бифидобактерий и выработка ацетата были усилены, особенно через сутки после инкубации, при добавлении стерилизованной культуры P. freudenreichii в 2-ступенчатую ACCS (21). В этом исследовании мы построили новую ACCS (16), которая имеет двустороннюю линию потока от сосудов V2 до V3 и V4, и сравнили влияние BGS и рафинозы на бактериальный состав кишечника, особенно на популяцию бифидобактерий (Рис. 4, Таблица 2).

Анаэробная система непрерывного культивирования (ACCS)

Рис. 4. Анаэробная система непрерывного культивирования (ACCS). ACCS, состоящую из 4 сосудов с водяной рубашкой, выдерживали при 37 °C. Рабочие объемы сосудов VI, V2, V3 и V4 составляли 150, 200, 300 и 300 мл соответственно. pH сосудов V2, V3 и V4 контролировался между 4,9 и 5,3, 6,8 и 7,1 и 6,8 и 7,1 соответственно. Анаэробные газы (N2:CO2:H2 = 8:1:1) пропускали через систему со скоростью 200 мл / мин. Свежую среду непрерывно перекачивали из питательного сосуда в VI, а затем перекачивали в V2 со скоростью разбавления 0,08 ч-1. Затем культуру V2 одновременно перекачивали в V3 и V4 при скорости разбавления 0,03 ч-1. ACCS инокулировали путем добавления 4, 6 и 6 мл 10% (мас./Мас.) гомогенизированной фекальной суспензии, полученной от здорового мужчины (27 лет), к V2, V3 и V4 соответственно.


Таблица 2. Влияние BGS, продуцируемого Propionibacterium freudenreichii, на состав Bifidobacterium в рафинозосодержащей системе непрерывного культивирования.

Микро-
организм
Добавка
Начало
2
4
6
Общее
количество
Рафиноза1
Рафиноза2
+культура ET-3
9,26±0,15а
9,25±0,06а
9,24±0,11а
9,40±0,13b
 
 
9,52±0,09b
9,46±0,05b
9,38±0,16ab
9,37±0,11ab
 
9,37±0,20ab
9,42±0,09b
 
 
Bifidobacteria
Рафиноза
Рафиноза
+культура ET-3
8,28±0,06
8,20±0,14а
8,24±0,24
8,42±0,09bc
8,33±0,10
8,52±0,13с
8,34±0,07
8,43±0,10bc
8,33±0,08
8,41±0,11bc
Bifidobacteria (%)
Рафиноза
Рафиноза
+культура ET-3
10,21
9,33
8,74
9,31
 
6,39
11.78
8,81
11,24
8,44
10,00
1Рафиноза (0,1 г / мл).
2Рафиноза (0,1 г / мл) + культура Propionibacterium freudenreichii ET-3 (0,05 мл / мл).
Значения в одном ряду с разными буквенными индексами значительно различаются при р<0,05.

Частично модифицированная среда Veilleux and Rowland (35) использовалась в качестве базальной среды. Базальная среда (рН 6,5) содержала на литр дистиллированной воды 0,5 г глюкозы, 1,5 г лактозы, 5 г порошка Lab-Lemco (Oxoid, Unipath Ltd., Бейсингсток, Хэмпшир, Англия), 1,5 г дрожжевого экстракта, 5 г пептон (Difco Laboratories, Детройт, Мичиган, США), 0,5 г растворимого крахмала, 0,5 г цистеина • HCl, 1,5 г ацетата натрия, 2,5 г NaCl, 4 мл 0,025% (мас. / об.) раствора резазурина, 10 мл 0,05 % (вес / объем) раствора гемина и 20 мл раствора соли. Солевой раствор содержит на литр дистиллированной воды 0,2 г CaCl 2, 0,2 г MgSO4 • 7H20, 1 г K2HPO4, 10 г NaHCO3 и 2 г NaCl. Через семьдесят два часа после инокуляции фекальной суспензии субъекта мужского пола (27 лет) в сосуды V2, V3 и V4 в V3 добавляли 3 мл 10% (мас./Об.) рафинозы, а затем 3 мл 10% (вес/объем) рафинозы и 15 мл стерилизованной культуры P. freudenreichii (21) одновременно добавляли в V4. Как общее количество, так и количество бифидобактерий в V4 были значительно увеличены через 2 часа после добавления культуры рафинозы и P. freudenreichii по сравнению с количеством до добавления этих материалов (таблица 2). Процент бифидобактерий в фекальной флоре в V4 также увеличился с 9,33 до 11,78% через 4 часа после добавления этих материалов. Тем не менее, одновременно процент бифидобактерий снизился с 10,21 до 6,39% в V3. Кроме того, увеличение количества бифидобактерий в V3 не наблюдалось с добавлением рафинозы, хотя общее количество значительно увеличилось через 4 часа после добавления рафинозы. Вероятно, что рафиноза используется бактериями кишечника, отличными от бифидобактерий, и что культура P. freudenreichii с BGS усиливает селективное использование рафинозы бифидобактериями. Hojo et al. (16) обнаружили, что количество бифидобактерий и процент бифидобактерий также увеличивались при добавлении культуры фруктоолигосахарида и P. freudenreichii в ACCS по сравнению с добавлением только фруктоолигосахарида.

Б) Плацебо-контролируемое исследование на людях

Мы показали, что достоверно большее количество бифидобактерий в образцах фекалий 12 здоровых испытуемых мужского пола со средним возрастом 42,6 года (диапазон 27-56 лет) наблюдалось при приеме ими 1 г культурального порошка P. freudenreichii в течение 14 дней, трижды в день после еды (33). Частота встречаемости бифидобактерий также увеличилась с 92 до 100%. Кроме того, для оценки влияния BGS на частоту стула у людей было проведено плацебо-контролируемое исследование с использованием 19 здоровых добровольцев в возрасте от 24 до 59 лет (девять мужчин, десять женщин, средний возраст 35,3 года). Фекальные образцы 12 субъектов (восемь мужчин, четыре женщины, средний возраст 39,3 года) из 19 были проанализированы для оценки влияния BGS на микрофлору кишечника (рис. 5). В качестве плацебо-напитка использовали напиток, содержащий 8,1 г сахара, 0,54 г лимонного сока, 0,27 г аскорбата и 0,18 г ароматизатора в 90-мл растворе, а в качестве тест-напитка - плацебо-напиток, содержащий 1,1 г культуры P. freudenreichii. Всем испытуемым давали тестовый напиток (90 мл в день) в течение 7 дней после обеда. Далее, после интервала в 7 дней (неинтактный период), всем испытуемым давали тестовый напиток в течение 7 дней после обеда. Испытуемые предоставили записи о частоте своего стула и состоянии стула. Во время исследования были запрещены антибиотики и молочные продукты, такие как йогурт и сыр. Образцы стула для бактериологического анализа отбирали на 7-й день каждого экспериментального периода. Подготовка культуры P. freudenreichii и количественные бактериологические анализы проводились по методикам, описанным в наших предыдущих докладах (18,19,33). Полученные результаты были статистически проанализированы с помощью непараметрического критерия знаковых рангов Уилкоксона (табл.3).

eksperimentalnyj_protokol_placebo-kontroliruemogo_issledovaniya_cheloveka.png

Рис. 5. Экспериментальный протокол плацебо-контролируемого исследования человека. 


Таблица 3. Влияние напитка BGS на микрофлору фекалий и частоту стула здоровых добровольцев. 

Тест
Напиток плацебо
Напиток BGS
Микроорганизмы (n=12)
Общее число
9,55±0,47
10,64±0,18
Bifidobacteria
9,75±0,26
9,95±0,47
Bifidobacteria (%)
17,56±8,04
26,79±20,05*
Bacteroidaaceae
10,11±0,31
10,13±0,26
Anaerobic cocci
9,21±0,39
9,34±0,32
Eubacteria&Clostridiaa
10,09±0,29
10,12±0,16
Lactobacilli
5,83±1,53
7,61±0,75
Enterobacteriaceae
7,53±0,88
7,61±0,75
Частота стула (n=19)
6,89±3,62
7,95±2,91*
* Статистически значимо при р <0,05.

По сравнению с соответствующим периодом приема плацебо-напитка популяция бифидобактерий (%) к общей частоте фекальных бактерий периода приема тест-напитка увеличилась с 17,56±8,04 до 26,79±20,05 (Р<0,05), а частота стула в период приема тест-напитка также увеличилась с 6,89±3,62 до 7,95±2,91 раза в неделю (Р<0,05). Никакого увеличения метеоризма в период приема тест-напитка не наблюдалось.

BGS как посредник передачи электронов

Таблица 4. Влияние 2-амино-3-карбокси-1,4-нафтохинона (ACNQ) на активность NADH-оксидазы/ NADH-пероксидазы кишечных бактерий.

Микроорганизмы
Активность NADH-оксидазы
Активность NADH-пероксидазы
-
FAD
ACNQ
-
FAD
ACNQ
мЕ / мг белка
Bifidobacterium breve JCM 1192
67,8
69,7
155,0
5,1
32,7
17,4
Bifidobacterium longum OLL 6001
62,7
76,8
157,8
ND
10,3
10,3
Bifidobacterium thermophilum JCM 1268
26,7
35,2
213,3
ND
18,8
18,9
Bacteroides vulgates JCM 5826
35,9
24,9
215,6
ND
ND
ND
Enterococcus faecalis IFO 3971
83,3
191,8
538,9
ND
ND
ND
Eubacterium aerofaciens ATCC 25986
8,3
14,6
63,7
ND
ND
ND
FAD: Флавинадениндинуклеотид (50 μM), ACNQ: (50 μM), ND: не обнаружен.

Как описано выше, не было никаких существенных различий в значениях YX/S, YL/San и YA/S между культурами B. breve JCM 1192 с и без стерилизованной культуры P. freudenreichii. ACNQ проявлял стимуляцию роста бифидобактерий на чрезвычайно низком уровне (0,1 нг / мл) (20, 21, 27). Кроме того, было обнаружено, что кажущаяся активность NADH-оксидазы и пероксидазы B. breve увеличивалась с добавлением ACNQ (таблица 4). Флавин-адениндинуклеотид (FAD) также усиливал эту активность фермента. Эти результаты показывают, что действие ACNQ отличается от олигосахаридов, которые служат источником энергии для бифидобактерий, и что ожидается, что ACNQ будет действовать как акцептор электронов для регенерации NAD+ у бифидобактерий. Поэтому Yamazaki et al. (37, 38) охарактеризовали физико-химические свойства ACNQ с использованием электрохимических и абсорбционных или электронно-спиновых резонансных спектроскопических методов. Физико-химические параметры сравнивали с таковыми для витамина K3 (VK3), который проявляет значительно меньшую активность, чем ACNQ, для стимуляции роста бифидобактерий, несмотря на то, что VK3 также имеет структуру нафтохинона.

Предложенная модель мембранной проницаемости и окислительно-восстановительной реакции 2-амино-3-карбокси-1,4-нафтохинона (ACNQ) в слабокислом растворе

Рис. 6. Предложенная модель мембранной проницаемости и окислительно-восстановительной реакции 2-амино-3-карбокси-1,4-нафтохинона (ACNQ) в слабокислом растворе.  DI: диафораза. На вставке показаны логарифмические значения коэффициента разделения (logP) для ACNQox, ACNQred и витамина K3 (VK3). LogP VK3 практически такой же, как и у окисленной формы в области pH.


Для BGS важно проникать через мембраны бифидобактерий, чтобы они функционировали в качестве акцептора электронов диафоразной реакции в цитозоле. Yamazaki et al. (37, 38) определили коэффициент разделения (Р) в системе разделения 1-октанол/водный раствор и показали профили рН логарифмических значений Р (logP) (рис. 6). Предполагалось, что окисленный ACNQ (ACNQox) способен проникать в цитозоль бифидобактерий, тогда как восстановленному ACNQ (ACNQred) в цитозоле было трудно перемещаться через мембрану из-за повышенной гидрофильности, после чего ACNQred накапливался в цитозоле. Это свойство резко отличается от VK3; как окисленные, так и восстановленные формы являются сильно гидрофобными, по крайней мере, при pH <10. Это означает, что VK3 будет накапливаться в мембране. Кажущаяся константа скорости автооксидирования NADH, опосредованная ACNQ, была на 2 порядка выше, чем у VK3. ACNQ также выполняет функцию медиатора переноса электронов из NADH в H2O2 (37). Возможно, что ACNQ может работать как эффективный медиатор в диафораз-катализируемом переносе электронов от NADH к O2 или H2O2. VK3 проявлял гораздо более низкую активность в качестве медиатора переноса электрона. Эти результаты были подтверждены использованием бесклеточных экстрактов и целых клеток бифидобактерий (38). Непрерывный мониторинг ACNQ, O2 и H2O2 показал, что ACNQ работает как хороший акцептор электронов NAD(P)H-диафоразы, и что ACNQred легко автоокислялся, а также действовал как лучший донор электронов NAD(P)H-пероксидазы. Эти ACNQ-опосредованные реакции, по-видимому, играют роль в процессах регенерации NAD(P)+ - и потому ответственны за стимуляцию роста бифидобактерий (37, 38) (рис. 6).

К разделам:

Литература

  1. Ameyama M, Shinagawa E, Matsushita K, Adachi O. 1984. Growth stimulation of microorganisms by pyrroquinoline quinone. Agric Biol Chem 48: 2909-2911.
  2. Azuma N, Yamauchi K, Mitsuoka T. 1984. Bifidus growthpromoting activity of a glycomacropeptides derived from human-casein. Agric Biol Chem 48: 2159-2162.
  3. Bearne CA, Mallett AK, Rowland I, Brennan-Craddock WE. 1990. Continuous culture of human faecal bacteria as an in vitro model for the colonic microflora. Toxic in Vitro 4: 522-525.
  4. Bezkorovainy A, Tpouzian N. 1981. Bifidobacterium bifidus var. pennsylvanicus growth promoting activity of human milk casein and its derivatives. Int J Biochem 13: 585-590.
  5. Campbell WL, Franklin W, Cerniglia CE. 1992. Validation studies on an in vitro semicontinuous culture system designed to simulate a bacterial ecosystem of the human intestine. J Microbiol Methods 16: 239-252.
  6. Cummins CS, Johnson JL. 1981. The genus Propionibacterium. In Procaryotes: A Handbook of Habitats, Isolation and Identification of Bacteria, Starr MP, Stolp H, Truper HG, Balows A, Schlegel HG (eds), Springer-Verlag, New York, p.1894.
  7. Djouzi Z, Andrieux C. 1997. Compared effects of three oligosaccharides on metabolism of intestinal microflora in rats inoculated with a human fecal flora. Br J Nutr 78: 313-324.
  8. Fleming SE. 1981. A study of relationship between flatus potential and carbohydrate distribution in legume seeds. J Food Sci 46: 794-798.
  9. Fujisaki H, Nagura T, Kawamoto T, Sayama K. 1994. The effects of raffinose administration on the fecal flora, organic acids and putrefactive products in humans. Bifidus 8: 1-5.
  10. Furukawa H, Matsuo H, Deguchi T, Shiga A, Samejima H. 1968. Growth-promoting factors for Lactobacillus bifidus var. pennsylvanicus produced by the amino-carbonyl carbonyl reaction of L-lysine and D-glucose. Agric Biol Chem 32: 617-623.
  11. Gibson GR, Beatty ER, Wang X, Cummings JH. 1995. Selective stimulation of bifidobacteria in the human colon by oligofructose and inulin. Gastroenterology 108: 975-982.
  12. Gibson GR, Beatty ER, Wang X, Cummings JH. 1995. Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics. J Nutr 125: 1401-1412.
  13. Gibson GR, Cummings JH, Macfarlane GT. 1988. Use of a three-stage continuous culture system to study the effect of mucin on dissimilatory sulfate reduction and methanogenesis by mixed populations of human gut bacteria. Appl Environ Microbiol 54: 2750-2755.
  14. Guerin-Danan C, Andrieux C, Charpilienne A, Vaissade P, Gaudichon C, Pedone C, Bouley C, Szylit 0. 1997. Pattern of metabolism and composition of the fecal microflora in infants 10 to 18 months old from day care centers. J Pediatr Gastroenterol Nutr 25: 281-289.
  15. Hobson PN. 1965. Continuous culture of some anaerobic and facultatively anaerobic rumen bacteria. J Gen Microbiol 38: 167-180.
  16. Hojo K, Sato H, Mizoguchi C, Kaneko T. 1999.(submitted).
  17. Isawa K, Kurihara H, Mori H, Kaneko T. 1997. Action of a bifidogenic growth stimulator produced by Propionibac terium freudenreichii. Proceeding of Annual Meeting of Japan Society for Bioscience, Biotechnology and Agrochemistry, Tokyo, p.339.
  18. Kaneko T, Bando Y, Kurihara H, Satomi K, Nonoyama K, Matsuura N. 1997. Fecal microflora in a patient with shortbowel syndrome and identification of dominant lactobacilli. J Clin Microbiol 35: 3181-3185.
  19. Kaneko T, Kurihara H. 1997. Digoxigenin-labeled deoxyribonucleic acid probes for the enumeration of bifidobacteria in fecal samples. J Dairy Sci 80: 1254-1259.
  20. Kaneko T, Mori H, Iwata M, Meguro S. 1994. Growth stimulator for bifidobacteria produced by Propionibacterium freudenreichii and several intestinal bacteria. J Dairy Sci 77: 393-404.
  21. Kaneko T, Noda K. 1996. Bifidogenic growth stimulator produced by propionic acid bacteria. Jpn J Dairy Food Sci 45: 83-91 (in Japanese).
  22. Macfarlane GT, Gibson GR. 1991. Co-utilization of polymerized carbon sources by Bacteroides ovatus grown in a two-stage continuous culture system. Appl Environ Microbiol 57: 1-6.
  23. Mallet AK, Bearene CA, Rowland I. 1983. Metabolic activity and enzyme induction in rat fecal microflora maintained in continuous culture. Appl Environ Microbiol 46: 591-595.
  24. Marcoux V, Beaulieu Y, Champane CP, Goulet J. 1992. Production of Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii in whey-based media. J Ferment Bioeng 74: 95-99.
  25. Miller TL, Wolin MJ. 1981. Fermentation by human large intestine microbial community in an in vitro semicontinuous culture system. Appl Environ Microbiol 42: 400-407.
  26. Modler HW, Mckellar RC, Yaguchi M. 1990. Bifidobacteria and bifidogenic factors. Can Inst Food Sci Technol J 23: 29-41.
  27. Mori H, Sato Y, Taketomo N, Kamiyama T, Yoshiyama Y, Meguro S, Sato H, Kaneko T. 1997. Isolation and structural identification of bifidogenic growth stimulator produced by Propionibacteriumfreudenreichii. J Dairy Sci 80: 1959-1964.
  28. Poch M, Bezkorovainy A. 1991. Bovine milk K casein trypsin digest is a growth enhancer for the genus Bifidobacterium. J Agric Food Chem 39: 73-77.
  29. Rasic JL, Kurmann JA. 1983. Effect of substrate on the growth of bifidobacteria. In Bifidobacteria and Their Role, Birkh User Verlag, Basel, Switzerland, p.42.
  30. Riedel K-HJ, Wingfield BD, Blitz TJ. 1998. Identification of classical Propionibacterium species using 16S r DNArestriction fragment length polymorphism. Syst Appl Microbiol 21: 419-428.
  31. Salisbury SA, Forrest HS, Cruse WBT, Kennard O. 1979. A novel coenzyme from bacterial primary alcohol dehydrogenase. Nature 280: 843-844.
  32. Salminen S, Isolauri E, Onnela T. 1995. Gut flora in normal and disordered states. Chemotherapy 41 (suppl 1): 5-15.
  33. Satomi K, Kurihara H, Isawa K, Mori H, Kaneko T. 1999. Effects of culture-powder of Propionibacterium freudenreichii ET-3 on fecal microflora of normal adults. Bioscience Microflora 18: 27-30.
  34. Shimao M, Yamamoto H, Ninomiya K, Kato N, Adachi 0, Ameyama M, Sakazawa C. 1984. Pyrroquinoline quinone as an essential growth factor for poly (vinyl alcohol)-degrading symbiont, Pseudomonas sp. VM 15C. Agric Biol Chem 48: 2873-2876.
  35. Veilleux BG, Rowland I. 1981. Simulation of the intestinal ecosystem using a two-stage continuous culture system. J Gen Microbiol 123: 103-115.
  36. Willis AT, Bullen CL, Williams K, Fagg CG, Bourne A, Vignon M. 1973. Breast milk substitute: a bacteriological study. Br Med J 13: 67-72.
  37. Yamazaki S, Kano K, Ikeda T, Isawa K, Kaneko T. 1998. Mechanistic study on the role of a bifidogenetic growth stimulator based on physicochemical characterization. Biochim Biophys Acta 1425: 516-526.
  38. Yamazaki S, Kano K, Ikeda T, Isawa K, Kaneko T. 1999. Role of 2-amino-3-carboxy-1, 4-naphthoquinone, a strong bifidogenetic growth stimulator, as an electron transfer mediator for NAD (P) + regeneration in bifidobacteria. Biochim Biophys Acta 1428: 241-250.

Будьте здоровы!

 

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

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