Морфология бифидобактерий

МОРФОЛОГИЯ и СИСТЕМАТИКА БИФИДОБАКТЕРИЙ

Рис.1. Рост бифидобактерий в полужидкой питательной среде.

 Рис.1. Рост бифидобактерий в полужидкой питательной среде.

На рисунке 1 приведены фотографии нескольких культур, на которых видны особенности роста бифидобактерий в полужидкой питательной среде Бифидобактерии при культивировании в полужидкой питательной среде образуют характерные образования в форме «кустиков» или «комочков». На рис.1а представлены характерные для бифидобактерий «колонии-гвоздики», рис.1б – «колонии-сгустки», рис.1в, г – «колонии-столбики».

Морфология бифидобактерий

Все представители рода Bifidobacterium – грамположительные, неподвижные, неспорообразующие, не образующие в процессе жизнедеятельности газы, анаэробные (однако, некоторые виды могут быть аэротолерантными), каталазо-отрицательные (кроме Bifidobacterium indicum и Bifidobacterium asteroides), сахаролитические микроорганизмы (Biavati et al., 2000; Leahy et. al., 2005). Все они хемоорганотрофы, активно сбраживают углеводороды с образованием преимущественно уксусной и молочной кислот в молярном соотношении 3:2, СО2 не образуют. Некоторые виды могут расти в атмосфере, обогащенной до 10% СО2. Их рост прекращается при рН ниже 4.5 или выше 8.5. Как правило, при окрашивании препарата бифидобактерий по Граму, для них характерна биполярность. Однако и это правило не без исключения, так как некоторые штаммы бифидобактерий при прокрашивании приобретают вид клеток, содержащих гранулы, что не отвечает характерной для бифидобактерий биполярности. Иногда они похожи на цепочку кокков (Biavati et al., 2006).

Форму клеток бактерий из рода Bifidobacterium обычно описывает как плеоморфную. Плейоморфизм меняется в зависимости от вида. Некоторые виды представлены большим разнообразием клеточных форм, в то время как другие показывают гомогенную морфологию клеток. Их размер составляет 0.5-1,3 × 1.5-8 мкм2. Они могут располагаться поодиночке, в парах, образовывать фигуры V-образной формы. В зависимости от условий культивирования, клетки бифидобактерий демонстрируют значительный плеоморфизм (состояние, при котором индивидуум принимает ряд различных форм во время своего жизненного цикла). Было показано, что избыток в среде для культивирования N-ацетилглюкозамина, аланина, глутаминовой кислоты, серина и ионов кальция влияет на форму клеток бифидобактерий (Nebra et. al., 1999; Tharmaraj et al., 2003). На плотных питательных средах бифидобактерии образуют разнообразные по форме и цвету колонии: плоские, полушаровидные, блестящие, шероховатые, окруженные валиком, имеющие более темный центр, от белого и серого до темно-коричневого. Размеры колоний составляют от 0.5 до 5.0 мм (Домотенко и др., 2014).

Все описанные на данный момент виды бифидобактерий распределены по следующим основным экологическим нишам: кишечник человека, полость рта, вагинальная полость, желудочно-кишечный тракт животных (Бондаренко и др., 2007), кишечник насекомых, кисломолочные продукты и сточные воды (табл.1). Однако две последние экониши – это вторичные места обитания бифидобактерий (Домотенко и др., 2014).

Таблица 1. Типовые штаммы видов рода Bifidobacterium, их обозначения в мировых коллекциях микроорганизмов и происхождение

Вид
Типовой штамм
Происхождение
Исх. название
ATCC
DSM
1. B. adolescentis
E 194a
15703
20083
Кишечник взрослого человека; рубец коровы; сточные воды
2. B. angulatum
B 977
27535
20098
Фекалии взрослого человека; сточные воды
3. B. animalis subsp. animalis
R 101-8
25527
20104 
Фекалии животных (крысы, кролики, морские свинки, цыплята, телята)
4. B. animalis subsp. lactis
UR1
27653
10140
Йогурт
5. B. asteroides
C 51
25910
20089
Кишечник Apis mellifera (subsp. mellifera, ligustica, caucasica)
6. B. bifidum
Ti
29521
20456
Фекалии взрослого человека, ребёнка и телят; влагалище человека
7. B. bombi
Blu CI/TP
BAA
-1567
19703
Пищеварительный тракт шмелей (Bombus lucorum, Bombus pascuorum и Bombus lapidarius).
B. boum
RU 917
27917
20432
Рубец крупного рогатого скота; фекалии поросят
B. breve
S 1
15700
20213
Кишечник ребёнка, телят; влагалище человека; сточные воды
B. catenulatum
B 669
27539
20103
Кишечник ребёнка и взрослого человека; влагалище человека;
B. choerinum
SU 806
27686
20434
Фекалии поросят; сточные воды
B. coryneforme
C 215
25911
20216
Кишечник Apis mellifera (subsp. mellifera)
B. cuniculi
RA 93
27916
20435
Фекалии кролика
B. denticolensb
B 3028
10105
 
Зубной кариес, слюна человека
B. dentium
B 746
27534
20436
Зубной кариес и ротовая полость человека; фекалии взрослого человека; влагалище человека; абсцессы в аппендиксе
B. gallicum
P 6
 
20093
Фекалии человека
B. gallinarum
Ch 206-5
33777
20670
Слепая кишка цыплёнка
B. indicum
C 410
25912
20214
Кишечник Apis cerana и A. dorsata
B. inopinatumb
B 3109
 
10107
Зубной кариес
B. longum subsp. longum
E 194b
15707
20219
Кишечник взрослого человека, ребёнка, телёнка; влагалище человека; сточные воды
B. longum subsp. infantis
S 12
15697
20088
Кишечник ребёнка и телёнка; влагалище человека
B. longum subsp. suis
SU 859
27533
20211
Фекалии поросёнка
B. magnum
RA 3
27540
20222
Фекалии кролика
B. merycicum
RU 915B
49391
6492
Рубец быка
B. minimum
F 392
27538
20102
Сточные воды
B. mongoliense
YIT 10443
 
21359
Традиционный монгольский кисломолочный напиток айраг
B. pseudocatenulatum
B 1279
27919
20438
Фекалии ребёнка и телёнка; сточные воды
B. pseudolongum subsp. pseudolongum
PNC-2-9G
25526
20099
Фекалии свиньи, цыплёнка, быка, телёнка, крысы, морской свинки
B. pseudolongum subsp. globosum
RU 224
25865
20092
Фекалии поросят, телят, крыс, кроликов, ягнят; рубец быка
B. psychraerophilum
T 16
LMG 21775
 
Слепая кишка свиньи
B. pullorum
P 145
27685
20433
Фекалии цыплёнка
B. ruminantium
RU 687
49392
6489
Рубец быка
B. saeculare
RA 161
49392
6531
Фекалии кролика
B. scardovii
CCUG 13008
13734
 
Кровь и моча человека
B. subtile
F 395
27537
20096
Сточные воды
B. thermophilum
P 2-91
21525
20210
Фекалии свиньи, цыплят, телят;
B. thermacidophilum subsp. thermacidophilum
AS 1.2282
LMG 21395
 
Сточные воды
B. thermacidophilum subsp. porcinum
P 3-14
LMG 21689
 
Фекалии поросёнка
B. tsurumiense
OMB115T
 
17777
Зубной налёт у золотистого хомячка

DSM – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen: Германская коллекция микроорганизмов и культур клеток
ATCC – American Type Culture Collection: Американская коллекция штаммов, клеточных линий и других биоресурсов для контроля качества и научных исследований (Манассас, VA, США)
LMG – Bacteria Collection Universiteit Gent: Бельгийская координированная коллекция микроорганизмов, Гентский университет

История систематики бифидобактерий (таксономия)

Бифидобактерии

Впервые описал бифидобактерии Тисьер примерно в 1900 году (Poupard et al., 1973). Он выделил из фекалий вскормленного грудью младенца культуру анаэробных бактерий, клетки которых обладали специфической Y-образной морфологией. Тисьер дал им название Bacillus bifidus. Позже Холланд назвал штамм, выделенный Тисьером Lactobacillus bifidus (Holland, 1920). А в 1924-ом году Орла-Йенсен отнёс род Bifidobacterium к отдельному таксону* (Orla-Jensen, 1924; Prasanna et al., 2014).

*Таксон — группа в классификации, состоящая из дискретных объектов, объединяемых на основании общих свойств и признаков. Классификационные системы, использующие понятие «таксона», обычно носят иерархический характер

В 1957-м году Денерт впервые обнаружил существование множества биотипов внутри рода Bifidobacterium и предложил систему дифференцировки пяти групп этих бактерий, которая была основана на характере сбраживания ими углеводов (Dehnert, 1957).

На основании биохимических и серологических характеристик, вдобавок к уже известной на тот период B. bifidum, Реутер в 1963-м году выделил ещё семь видов бактерий, относящихся к роду Bifidobacterium, и предложил схему их идентификации. В роде Bifidobacterium Реутер выделял следующие виды: B. bifidum var. a и b; B. infantis; B. parvulorum var. a и b; B. breve var. a и b; B. liberorum; B. lactentis; B. adolescentis var. a, b, c и d; B. longum var. a и b (Reuter, 1963).

В 1969-м году Митсуока предложил иную схему классификации бифидобактерий. По ней, во-первых, к виду B. longum были добавлены два новых биотипа (B. longum subsp. animalis a и b), а во-вторых, к уже известному разнообразию бифидобактерий было добавлено два новых вида (B. thermophilum и B. pseudolongum), выделенных из фекалий животных (Mitsuoka, 1969).

В том же году Скардови с сотрудниками выделили из рубца крупного рогатого скота B. ruminale (впоследствии оказалось, что этот вид идентичен B. thermophilum) и B. globosum (Scardovi et al., 1969). Тогда же Скардови и Трователли выделили из кишечника медоносных пчёл три новых вида (B. asteroides, B. indicum и B. coryneforme) с морфологией отличной от уже известных представителей этого рода (Scardovi, Trovatelli, 1969).

Благодаря использованию молекулярных методов, а именно анализу сиквенсов 16S рибосомальной РНК/ДНК, удалось грамотно классифицировать представителей рода Bifidobacterium (Ventura et al., 2007; Downes et al., 2010).

Род Bifidobacterium также как Gardnerella (типовой и единственный вид – Gardnerella vaginalis (Greenwood, Pickett, 1980) были включены в одно семейство Bifidobacteriaceae, которое отнесли к порядку Bifidobacteriales в подклассе Actinobacteridae в классе Actinobacteria в отделе Firmicutes в домене Bacteria. Позднее в семейство Bifidobacteriaceae были включены ещё пять новых родов: Aeriscardovia (единственный вид Aeriscardovia aeriphila, ранее известен как «Bifidobacterium aerophilum» (Simpson, 2004), Alloscardovia (типовой и единственный вид – Alloscardovia omnicolens (Huys et al., 2007), Metascardovia (типовой и единственный вид – Metascardovia criceti (Okamoto et al., 2007; Anderson et al., 2013), Parascardovia (типовой и единственный вид – Parascardovia denticolens (Jian, Dong, 2002), ранее известен как «Bifidobacterium denticolens» (Milani et al., 2013) и Scardovia (на сегодняшний день известно к этому роду относятся два вида: типовой вид – Scardovia inopinata, ранее известен как «Bifidobacterium inopinatum», и Scardovia wiggsiae (Downes et al., 2010).

Только практически полное определение последовательности генов 16S рРНК у исследуемых штаммов бактерий и их сравнение с аналогичными последовательностями, помещенными в международную базу GenBank, позволяет говорить точно об их отношении к роду Bifidobacterium (или др. родам).

На рисунке 3 представлены микрофотографии, демонстрирующие типичную для представителей рода Bifidobacterium клеточную морфологию.

Рис.2. Микрофотографии окрашенных метиленовым синим фиксированных препаратов некоторых выделенных бифидобактерий (х100 иммерсия).

Рис.3. Микрофотографии окрашенных метиленовым синим фиксированных препаратов некоторых выделенных бифидобактерий (х100 иммерсия).

На рис.3 а, б представлены скопления в виде «вилочек», которые являются типичными для бифидобактерий. На рис.3 в, г наблюдаются утолщения на концах в виде «булав».

Таблица 2 ‑ Дифференцирующие особенности биологических свойств бифидобактерий

Виды
Происхождение названия
Необходимые факторы роста
Содержание гуанина + цитозина в ДНК (моль %). Гомология ДНК/ДНК других видов
Кем выделен, когда, источник выделения
l.Bifidobacterium (В.) bifidum (Бифидобактериум (Б.) бифидум)
Bifidum - расщепленный, разделенный
Никотиновая и фолиевая кислоты, твин-80, раминобензойная кислота
58; В. longum-40%; В. infantis - 42 %; В. boum-38%; В. pseudolongum - 35%
Tissier, 1900; обнаружен в фекалиях младенцев, вагине человека, в фекалиях молочных телят
2. В. longum
(Б. лонгум)
Longum - длинный
 
58; В. infantis - 50-76%; В. breve- 40%
Reuter, 1963; из фекалий взрослых людей и младенцев
3. В. infantis
(Б. инфантис)
Infantis - от младенца, младенческий
58; В. longum - 50-76%; В. breve-40%; В. pullorum - 39 %
Reuter, 1963; из фекалий взрослых людей и младенцев, из вагины человека
4. В. breve
(Б. бреве)
Breve короткий
 
58; В. infantis-40-60%; В. longum-40-60%; В. pullorum - 33 %; В. globosum - 25 %
Reuter, 1963; из фекалий взрослых людей и младенцев, из вагины человека
5. В. adolescentis
(Б. адолесцентис)
Adolescentis - юношеский, подростковый
58; В. angulatum - 20 - 30%; В. catenulatum - 15- 57% В. animalis - 25 %
Reuter, 1963; из фекалий взрослых людей, обезьян и собак; сточных вод, рубца крупного рогатого скота (КРС)
6. В. angulatum
(Б. ангулатум)
Angulatum - угловой, с углами
59; В. adolescentis - 20- 44%; В. catenulatum - 2- 37%; B.dentium-5-26%; В. minimum - 20 %
Scardovi, Crociani, 1974; из фекалий взрослых людей, сточных вод
7. В. catenulatum
(Б. катенулатум)
Catenulatum - с наличием маленьких цепочек
55; В. dentium- 16- 45%; В. adolescentis - 20- 57%; В. magnum - 26 %; В. bifidum - 25 %; В. minimum - 25 %
Scardovi, Crociani, 1974; из фекалий взрослых людей и младенцев, из сточных вод
8. В. pseudocatenulatum
(Б. псевдокатенулятум)
Pseudo - ложный, ошибочный, т.е. не является catenulatum
57; В. eatenulatum -50- 80%; В. adolescentis - 30%; В. choerinum - 25 %; В. suis - 25 %; В. minimum - 25 %
Scardovi, Trovatelli, Biavari, Zani, 1979; из фекалий младенцев, молочных телят, сточных вод
9. В. dentum
(Б. дентум)
Dentum - зубной
61; В. adolescentis - 24-49%; В. angulatum - 8 - 20%; В. catenulatum -3- 48%
Scardovi, Crociani, 1974; из зубов, пораженных кариесом; из фекалий взрослых людей и младенцев, из ротовой полости и вагины человека
10. В. globosum
(Б. глобозум)
Globus - шар, сфера, globosum - сферический
64; В. pseudolongum-65-70%; В. cuniculi -50-67; В. choerinum - 26 - 57%
Scardovi, Trovatelli, Crociani, Sgorbati, 1969; из фекалий свиней, молочных телят, крыс, кроликов, ягнят; из рубца КРС и сточных вод
11. В. pseudolongum
(Б. псевдолонгум)
Pseudo - ошибочный, ложный, т.е. не является В. Iongum
 
60: В. globosum -75 %; В. choerinum - 37%; В. animalis - 34 %
Mitsuoka, 1969; из фекалий свиней, цыплят, КРС, крыс и мышей
12. В. cuniculi
(Б. куникули)
Cuniculi - Кроличий (от кролика)
 
64; В. globosum -50 -67%; В. animalis - 26 -31%; В. pullorum - 25 %; В. thermophilum -15-25 %; В. adolescentis - 25%
Scardovi, Trovatelli, Biavati, Zani, 1979; из фекалий кролика
13. В. choerinum
(Б. хоеринум)
Choerinum - принадлежащий свинье (от свиньи)
 
66; В. pseudolongum - 45-50 %; В. pullorum - 37 %; В. indicum - 44 %; В. globosum - 50 %; В. asteroides - 50 %
Scardovi, Trovatelli, Biavati, Zani, 1979; из фекалий поросят, из сточных вод
14. В. animalis (Б. анималис)
Animalis - Животный (от животных)
 
60; В. pullorum - 35 %; В. adolescentis - 30%; В. globosum - 40 %; В. cuniculi - 18-25 %
Mitsuoka, 1969; из фекалий крыс, цыплят, кроликов, телят, овец, свиней; из сточных вод
15. В. thermophilum (Б. термофилюм)
Thermophilum теплолюбивый
60; В. choerinum- 15- 35%; В. bourn - 36-74 %; В. longum - 27-80 %
Mitsuoka, 1969; из фекалий свиней, поросят, цыплят, телят, рубца КРС, сточных вод
16. В. bourn (Б. боум)
Bourn – от Крупного рогатого скота
 
60; В. thermophilum - 27-80 %; В. adolescentis - 25%
Scardovi, Trovatelli, Biavati, Zani, 1979; из рубца КРС, фекалий поросят
17. В. magnum (Б. магнум)
Magnum - большой, огромный
 
60; В. globosum-32%; В. longum-0-29%; В. minimum - 19 %
Scardovi, Zani, 1974; из фекалий кроликов
18. В. pullorum (Б. пуллорум)
Pullorum - цыплячий (от цыплят)
Никотиновая кислота, пиридоксин, тиамин, фолиевая кислота, р-аминобензойная кислота, твин-80
67; В. adolescentis - 21%; В. bifidum - 20 %; В. breve-18 %
Trovatelli, Crociani, Pedinotti, Scardovi, 1974; из фекалий цыплят
19. В. suis (Б. суис)
Suis свиной
62; В. catenulatum - 25%; В. seudolongum - 9-27 %; В. angulatum - 20 %; В. dentium - 20 %; В. animalis - 20 %
Matteuzzi, Crociani, Zani, Trovatell, 1971; из фекалий поросят
20. В. minimum (Б. минимум)
Minimum наименьший
 
61,5; В. globosum - 33 %; В. catenulatum - 30%; В. subtile-10-31%; В. angulatum - 23 %
Biovati, Scardovi, Moore, 1982; из сточных вод
21. В. subtile (Б. субтиле)
Subtile - тонкий, стройный
 
61,5; В. longum - 23 %; В. minimum - 16 - 20%; В. breve-17%
Biovati, Scardovi, Moore, 1982; из сточных вод
22. В. coryneforme (Б. коринеформе)
Coryne - булава; forme форма; coryneforme - булавовидный
 
В. indicum-60%
Scardovi, Trovatelli, 1969; из кишечника медоносной пчелы Apis mellifera subsp. caucasica в Норвегии
23. В. asteroides (Б. астероидес)
Asteroides - звездоподобный
59; В. indicum - 23 - 30%; В. corineforme - 23%; В. choerinum - 50 %
Scardovi, Trovatelli, 1969; из кишечника медоносной пчелы Apis mellifera var. Ligustica в Италии
24. В. indicum (Б. индикум)
Indicum - от названия пчелы Apis indicum
 
60; В. coryneforme - 30%; В. subtile - 60 %
Scardovi, Trovatelti, 1969; из кишечника медоносной пчелы Apis indicum в Малайзии

Идентификация любого штамма начинается с описания физиологических характеристик микроорганизмов. Однако, не всегда знание данных признаков позволяет с уверенностью определить систематическую принадлежность к тому или иному роду. Широко известен полиморфизм бифидобактерий, что также затрудняет их определение. Вилочковидная форма бифидобактерий как правило возникает на бедных средах. При выделении новых культур используют богатые среды, поэтому часто наблюдаются прямые палочки, коккобациллы, порой они образуют даже цепочки клеток. Довольно часто при первичной идентификации лактобациллы можно отнести к бифидобактериям. Описанные в литературе родоспецифичные праймеры обладают недостаточной специфичностью, что может приводить к ложноположительным результатам.

Поэтому, как уже говорилось выше, для окончательной идентификации выделенных бифидобактерий необходим анализ секвенирования гена 16S рРНК.

Прим.: 16S рРНК — один из трёх основных типов рРНК, образующих основу рибосом прокариот, находятся в их малой (30S) субъединице. Часто для идентификации используют гены, кодирующие 16S и 23S рибосомальные РНК, поскольку они присутствуют во всех бактериальных клетках и являются видоспецифичными для большинства микроорганизмов. Использование для идентификации гена 16S рибосомальной РНК, позволяет различать близкородственные виды и подвиды микроорганизмов.

 

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 ФЕРМЕНТЫ
  13. АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА
  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. СИНТЕЗ ЛЕТУЧИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
  28. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
  29. АЛИМЕНТАРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
  30. ПРОБИОТИКИ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ
  31. ПРОИЗВОДСТВО ПРОБИОТИКОВ
  32. ЗАКВАСКИ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
  33. НОВОСТИ