Главная \ Пробиотики \ Пропионовокислые бактерии

Пропионовокислые бактерии

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

пропионовокислые бактерии появились при зарождении жизни на земле  

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ - НАИПОЛЕЗНЕЙШИЕ ИЗ АНАЭРОБОВ

Анаэробы - организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путем субстратного фосфорилирования, конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде Аденозинтрифосфата (АТФ) в присутствии конечного акцептора протонов организмами, осуществляющими окислительное фосфорилирование.

Содержание страницы:

См. также: Свойства и потенциал пропионовокислых бактерий

Общий вид пропионовокислых бактерий в сканирующем микроскопе (х 60 000)Пропионовокислые бактерии можно назвать живыми ископаемыми: они появились не менее трех миллиардов лет назад, когда на Земле только еще зарождалась жизнь. В те времена температура поверхности планеты была гораздо выше, чем сейчас; иным был и состав атмосферы: много метана, аммиака, углекислоты, водорода, сероводорода, водяных паров, полное отсутствие кислорода. Такие условия и определили свойства современных пропионовокислых бактерий (Propionibacterium) – термоустойчивость, анаэробность, спокойное отношение к сероводороду, для большинства живых существ ядовитому.

Когда же в земной атмосфере появился кислород, то пропионовокислые бактерии (или пропионибактерии, пропионовые бактерии) приспособились и к аэробному окружению. Больше того, они даже способны извлекать из контакта с кислородом маленькую энергетическую пользу, поскольку обладают дыхательной цепью – каскадом биохимических реакций окислительного фосфорилирования, в результате которых создаются богатые энергией соединения. Однако главная форма их общения с кислородом это обезвреживание его путем флавинового дыхания (ФД), в ходе которого кислород расходуется на окисление восстановленных флавопротеидов (ФД - восстановление О2, при котором в роли окислительных ферментов (или оксидаз), непосредственно осуществляющих перенос электронов на молекулярный кислород, выступают флавопротеины. 

Пропионовокислые бактерии были впервые описаны в конце 19-го века Фройденрайхом (E. Von Freudenreich) и Орла-Енсеном (Sigurd Orla-Jensen) во время изучения пропионовокислого брожения в сыре Эмменталь. Сыры, молоко и молочные продукты стали основными источниками выделения чистых культур пропионовых бактерий. Главное место обитания классических (молочных) пропионовокислых бактерий – твердые сычужные сыры и более 60% штаммов, выделенных из «Эмментальского» сыра, относится к Propionibacterium freudenreichii и Propionibacterium shermanii. Стоит отметить, что существуют молочные и кожные виды пропионовокислых бактерий, однако мы рассмотрим пробиотический и биотехнологический потенциал только молочных (классических) propionibacteria, т.к. они используются в заквасках и биодобавках (Прим.: в частности, в закваске «Пропионикс», используется штамм КМ-186, относящийся к виду Propionibacterium freudenreichii  подвид  Shermanii).

Таблица 1. Молочные и кожные виды пропионовокислых бактерий

Молочная (классическая) propionibacteria
Кожная propionibacteria
P. acidipropionici
P. acidifaciens
P. cyclohexanicum
P. acnes
P. freudenreichii subsp. freudenreichii
P. australiense
P. freudenreichii subsp. shermanii
P. avidum
P. jensenii
P. granulosum
P. microaerophilum
P. propionicum
P. thoenii

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

Пропионовокислые бактерии (лат. Propionibacterium, англ. Propionic acid bacteria) — род грамположительных факультативных анаэробных неподвижных бактерий. Пропионовокислые бактерии (пропионовые бактерии, пропионибактерии) представляют собой неспороносные грамположительные неподвижные палочки размером 0,5—0,8 или 1,0—1,5 мкм (в молодых культурах — искривленные, слегка ветвящиеся палочки, в более старых — кокковидной формы). Образуют колонии жёлтого, оранжевого или красного цвета, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Непатогенны, обитают в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (не в молоке), являются представителями резидентной микрофлоры кишечника человека. Пропионовокислые бактерии — возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO2. Закваски, содержащие пропионовокислые бактерии, издавна употребляли в сыроделии: рисунок («глазки»), а также вкус и аромат швейцарского сыра в значительной мере связаны с пропионовокислым брожением. Пропионовокислые бактерии применяют для микробиологического синтеза витамина B12. Выращивают пропионовые бактерии на различных питательных средах, содержащих кобальт.

МОЛОЧНЫЕ ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ КАК ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ПРОБИОТИКИ

Классические молочные пропионовокислые бактерии propionibacterium freudenreichiiПробиотики являются предметом интенсивных исследований, в которых ориентируются в основном на бифидобактерии и молочнокислые бактерии. Однако, есть свидетельства того, что молочные пропионовокислые бактерии обладают просто уникальными и зачастую более значимыми пробиотическими свойствами, и чьи потенциальные ресурсы недооценены до сих пор. Список пробиотических характеристик ПКБ должен быть увеличен, в первую очередь, за счет обнаруженных антимутагенных, реактивационных и протекторных свойств пропионовокислых бактерий [3]. На практике выбор критериев для определения пробиотических свойств пропионовокислых бактерий производили в таких областях, как продовольственная безопасность, технологическая и пищеварительная стрессоустойчивость, а также потенциальные преимущества для здоровья, которые включают: модуляцию микробиоты и метаболическую активность в кишечнике, модуляцию кишечной перистальтики и всасывания, влияние на воспаление кишечника, модуляцию иммунной системы и потенциальное снижение факторов риска развития раковых заболеваний.

Устойчивость молочных пропионовокислых бактерий к технологическим стрессам должно привести их к дальнейшему использованию в различных ферментированных пробиотических продуктах. Следует отметить, что некоторые из пробиотических свойств молочных propionibacteria, описанные в литературе, отличаются от тех, которые характерны для бифидобактерий и молочнокислых бактерий. Тем не менее, до сих пор в рандомизированных, плацебо-контролируемых, двойных слепых клинических испытаниях на людях, добавки с молочными propionibacteria применяют вместе с пробиотическими бактериями из других родов. Клинические исследования с употреблением только молочных propionibacteria весьма немногочисленны, и вопрос о том, оказывает ли тот или иной штамм P. freudenreichii непосредственное положительное воздействие на организм человека при поступлении в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) был до сих пор обойден вниманием (прим.: речь идет о штаммоспецифичности бактерий). Однако, последние исследования пробиотически значимых свойств ПКБ позволяют более чем обоснованно применять большинство изученных штаммов классических (молочных) пропионовокислых бактерий в здравоохранительной практике. 

Большой интерес в научном и практическом плане вызывают молочнокислые (МКБ) и бифидобактерии как эубиотики, т.е. микроорганизмы, колонизующие эпителий кишечника. Однако пропионовокислые бактерии могут быть существенно полезными для здоровья человека в качестве транзиторных пробиотиков. Наличие пробиотически значимых свойств у определенных штаммов ПКБ позволяет использовать их как транзиторные пробиотики, о которых известно, что они сохраняют жизнеспособность и проявляют метаболическую активность, продвигаясь по ЖКТ в течение примерно 20 ч. Пробиотики разделяют на три функциональные категории: антимикробные, иммуномодулирующие и метаболические [47]. Все эти качества присутствуют в "арсенале" молочных ПКБ.

Важное пробиотически значимое свойство штаммов P. freudenreichii состоит в том, что в отличие от МКБ они способны продуцировать ряд полезных соединений - нутрицевтиков, проявляя при этом низкие ростовые потребности (глюкозо-минеральная среда с добавлением только двух витаминов). Экзометаболитами ПКБ являются витамины группы В (рибофлавин, пиридоксин, никотиновая и фолиевая кислоты), антимикробные факторы, конъюгаты линолевой кислоты [48, 49], экзоферменты и антимутагенные факторы [50, 51], а так же бифидогенные факторы — стимуляторы роста бифидобактерий [17, 52]. Биосинтез больших количеств корриноидов - внутриклеточных соединений группы витамина В12 - известная метаболическая особенность пропионовокислых бактерий, которая существенна как для организма животного (человека), так и для микробиоты ЖКТ. Известна способность эубиотиков усиливать адгезию ПКБ на внутренней поверхности ЖКТ [39]. Следовательно, не исключается образование сообщества бактерий пробиотиков в ЖКТ. Штамм P. freudenreichii, физиология которого давно изучается (в лабораториях МГУ и ВСГУТУ), обнаружил биосовместимость (отсутствие взаимного подавления роста) с молочнокислыми эубиотиками, такими как Lactobacillus casei и L. acidophilus (данные не опубликованы). Пробиотически значимым свойством ряда исследуемых штаммов является также выраженная антиоксидантная активность, которая была показана ранее методом вольтамперометрии [40], а также, например, способность вызывать отмирание опухолевых клеток прямой кишки и желудка человека и т.д. (об этих и др. свойствах ПКБ см. подробнее в соотв. пп. данной страницы)

Пропионовокислые бактерии относятся к наиполезнейшим из анаэробов. Видимо поэтому на Международном симпозиуме в Рэнне (Франция, 1995 г.) большое внимание уделялось вопросам создания пробиотиков с включением в них пропионовых бактерий, созданию и изучению условий, усиливающих биологическую активность ПКБ в сырах и некоторых сортах хлеба. Бактерии приживаются в кишечнике людей и животных и снижают генно-токсическое действие различных химических соединений и ультрафиолетовых лучей. Впервые продемонстрированная индукция антимутагенеза у пропионовокислых бактерий (Воробьева и др.) служит дополнительным указанием на необходимость создания более тесной связи жизнедеятельности пропионовокислых бактерий и людей. Пропионовокислые бактерии используют как пробиотики для людей, особенно при нарушении работы кишечного тракта у детей (см.: Воробьева Л.И. Пропионовокислые бактерии. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 288 с.).

Особенности классических (молочных) пропионовокислых бактерий

Известно, что положительная роль пропионовокислых бактерий как пробиотиков обусловлена образованием ими пропионовой кислоты  (CH3CH2COOH), минорных органических кислот, бактериоцинов, ферментов и витаминов. Эти уникальные микроорганизмы обладают мощными иммуномодулирующими и антимутагенными свойства­ми, они приживаются в кишечнике людей и способны к снижению геннотоксического действия ряда химических соединений и УФ-лучей [35]. В отличие от других пробиотиков у пропионовокислых бактерий установлен значительный синтез корриноидов, гемсодержащих  антиоксидантных ферментов: каталазы, пероксидазы  и  супероксиддисмутазы (СОД) [33, 35]. Известно, что молочные пропионовокислые бактерии не перевариваются в желудочно-кишечном тракте людей [3], устойчивы к действию желчных кислот, выдерживают низкую рН (2.0) кислотность желудка, ингибируют активность β-глюкуронидазы, азаредуктазы и нитроредуктазы - ферментов, образуемых кишечной микрофлорой и вовлекаемых в образование мутагенов, канцерогенов и промоторов роста опухолей [3].

Предотвращение риска раковых заболеваний

STOP CANCER - СТОП РАКПропионовокислые бактерии могут способствовать уменьшению факторов риска для развития рака, в частности, благодаря способности связывать и элиминировать из организма канцерогенные соединения, такие как микотоксины  [4, 5], особенно афлатоксин B1 [6, 7-9, 10, 11], цианотоксины, такие как микроцистин-LR [9], растительные лектины, такие как concanavilin и jacalin [12], а также некоторые тяжелые металлы, такие как кадмий и свинец [9, 13].

Органические токсины, приведенные выше, связаны, в частности, с колоректальным раком. Тяжелые металлы тоже несут в себе много вредного воздействия на здоровье человека, негативно влияют на почки, провоцируют другие виды онкологических болезней. Все  это свидетельствует о том, что молочные пропионовокислые бактерии, как минимум, уменьшают всасывание канцерогенных соединений в кишечнике и препятствуют появлению и развитию раковых заболеваний.

Кроме того, эти бактерии могут быть использованы в качестве детоксицирующей добавки к пище, загрязненной высоким уровнем такого рода канцерогенными соединениями, которые очень трудно удалить из продуктов. Воробьева и соавт. [1-2] показали выраженные антимутагенные свойства классических молочных пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii по предотвращению мутаций, вызванных самыми различными мутагенными агентами. Положительное действие здесь также достигается и за счет синтеза P.  shermanii соединений с полезными физиологическими и антиканцерогенными свойствами через изомеризацию линолевой кислоты.

Недавние исследования показали, что пропионовокислые батерии могут также использоваться как эффективные пробиотики в профилактике рака кишечника через их способность синтезировать апоптоз-индуцирующие короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК) [18]. Как известно молочные ПКБ путем ферментации вырабатывают КЖК, в основном пропионат и ацетат. Как было установлено,  пропионовокислые бактерии действуя на митохондрии через КЖК, индуцируют апоптоз (процесс программируемой клеточной гибели) клеток колоректального рака. Прим.: Апоптоз - один из основных механизмов самопрофилактики онкологических заболеваний.

Некоторые сведения в пользу пробиотического действия P. freudenreichii  указывают также и на определенную штаммоспецифичность данного эффекта. В опытах ex vivo было выявлено, что P. freudenreichii SI41 вызывает отмирание опухоли прямой кишки — колоректальной карциномы [41]. Молоко, ферментированное только P. freudenreichii, способствовало апоптозу клеток опухоли желудка человека (HGT-1) и усиливало цитотоксическое действие камптотецина, применяемого в химиотерапии данного вида рака [42]. Это же молоко положительно влияло на поросят при болезни воспаленного кишечника [43].

Иммуномодулирующий эффект классических пропионовокислых бактерий 

иммуномодулирующий эффект пропионовых бактерий Экспериментальные и клинические испытания препаратов на основе ПКБ показали иммуномодулирующую, антивирусную активность в медицинских исследованиях, что связывают с активацией моноцитмакрофаговой системы, индукцией синтеза интерферона и активацией киллерных клеток [1].

Модуляция иммунной системы молочными пропионовокислыми бактериями производится различными путями, которые в последнее время изучаются все более подробно. Так, было установлено, что иммуномодулирующий эффект P. freudenreichii связан с химическим составом клеточной стенки бактерий, в частности с особыми молекулами, выступающими на ее поверхности. В подтверждение этому в зарубежной научной литературе не так давно были опубликованы данные, показывающие, что именно поверхностные белки пробиотического штамма P. freudenreichii (идентифицированы методами протеомики) обеспечивают иммуномодулирующий эффект, который проявляется в противовоспалительном действии [29-30]. Позднее, с помощью мульти-штаммового исследования [31] была проведена идентификация белков, определяющих противовоспалительные свойства Propionibacterium freudenreichii. Исследование продемонстрировало природное биоразнообразие видов пропионовокислых бактерий P. freudenreichii  относительно механизмов проявления их иммуномодулирующих свойств, что может привести к разработке новых пробиотических продуктов для использования в целевых группах населения с дисбактериозом.

См. также: Иммунотропное действие пропионовокислых бактерий

Отдельно отметим экзополисахариды (ЭПС), синтезируемые propionibacteria. ЭПС стимулируют защитные реакции организма, т.к. выступают в роли факторов, способствующих адгезии полезных микроорганизмов на стенках кишечника, чем обеспечивают максимальную эффективность пробиотического воздествия на организм хозяина, а также обеспечивают колонизационную резистентность, которая представляет собой совокупность факторов местного иммунитета и антагонистических свойств нормальной микрофлоры организма, предотвращающих колонизацию слизистых оболочек патогенными микроорганизмами.

Стоит также отметить, что Propionibacterium freudenreichii способна превращать молочную кислоту в ацетат (соль уксусной кислоты) и пропионат (эфир пропионовой кислоты), которые обладают иммуномодулирующими свойствами. А именно - защищают организм от патогенов, восстанавливают кишечную микрофлору, снижают уровень стресса, а потому, как считают специалисты, положительно влияют на продолжительность и качество жизни.

Стимуляция роста бифидобактерий

Стимуляция роста бифидобактерий пропионовыми бактериямиСтоит также особо отметить бифидогенный эффект пропионовокислых бактерий, т.к. основным преимуществом молочной propionibacteria в модуляции кишечной микробиоты является их способность стимулировать рост бифидобактерий [3, 14, 15, 16, 17], которые являются доминирующей микрофлорой ЖКТ человека, и чьи пробиотические свойства не вызывают сомнений и подтверждены многочисленными исследованиями.

Было показано, что пропионовокислые бактерии (ПКБ) выводят из организма и генерируют определенные метаболиты, способствуя тем самым росту различных штаммов бифидобактерий. ПКБ являются продуцентами ростовых бифидогенных стимуляторов (РБС). Так, синтезируемый P. freudenreichii 2-амино-3-карбокси-1,4-нафтохинон (ACNQ), для определенных бифидобактерий является активным стимулятором роста. Установлено, что ACNQ и 1,4-дигидрокси-2-нафтойная кислота (DHNA) составляют более 70% от общего содержания РБС. В отличие от пребиотиков углеводной природы, бифидогенный эффект которых связан со стимуляцией роста пробиотических микроорганизмов путем обогащения питательной среды источником углерода, ACNQ стимулирует рост бифидобактерий как акцептор электронов при восстановлении кофермента NAD+ (Nicotineamide Adenine Dinucleotide - кофермент, присутствующий во всех живых клетках, катализирует окислительно-восстановительные реакции). Восстановленный NAD+ считают ответственным за способность ПКБ стимулировать рост бифидобактерий посредством DHNA и ACNQ.

Ранее французские ученые Руссель Эдмон Даниель, Легран Шарль Габриель (Laboratoires Standa, 1996) при разработке диетической композиции для улучшения биологического равновесия флоры кишечного тракта установили, что пероральное введение пропионовокислых бактерий благоприятствует развитию флоры бифидобактерий; этот эффект быстрый, наблюдаемый с первой недели, и устойчивый, по крайней мере, в течение недели после прекращения введения пропионовокислых бактерий. Подтверждено, что эти промоторные эффекты возникают отчасти вследствие влияния пропионата. Однако оказывается, что пропионат не является единственным ответственным за эти эффекты. Пропионовая кислота также оказывает стимулирующее влияние на метаболическую активность бифидобактерий, в частности В. longum. В заключение отмечается, что промоторный эффект пропионовокислых бактерий в отношении роста бифидобактерий не связан ни с их внутриклеточным содержимым, ни со стенками. Ответственные соединения локализованы главным образом во внеклеточной среде. Пропионат соответствует одному из этих соединений.

Также было показано, что экзополисахариды пропионовокислых бактерий при совместном культивировании обеспечивают для Bifidobaacteriumn ростстимулирующий эффект и внешнюю защиту.  Пропионовые бактерии, присутствуя в кишечнике здоровых взрослых в количестве не менее 5 lоg10 КОЕ/г фекалий, обладают достаточно высокими адгезивными свойствами [33, 38, 39], что позволяет им лучше других пробиотических микрорганизмов крепиться на клетках кишечника, создавая защитный барьер, а также стимулируют рост бифидобактерий в толстом кишечнике и помогают в лечении бактериальных дисбактериозов.

Имеются указания, что оральное назначение пропионибактерий в количестве 1010 КОЕ/г на протяжении 14 дней сопровождалось заметным увеличением содержания в толстой кишке как пропионибактерий, так и бифидобактерий. Пропионовокислые бактерии составляют незначительную часть от общей микрофлоры в кишечном тракте здорового человека (0.001%); однако, ежедневная пероральная профилактика в течение недели приводит к значительному увеличению их содержания (до 106 КОЕ/г). Этого количества вполне достаточно для проявления благоприятного воздействия на кишечник экологии и физиологии хозяина. При этом эффект ПКБ в качестве стимулятора роста полезных бактерий достигается и без колонизации и адгезии в желудочно-кишечном тракте [3].

Модуляция активности кишечных ферментов

 

БЕТА-ГАЛАКТОЗИДАЗА РАСЩЕПЛЯЕТ ЛАКТОЗУ

Пропионовокислые бактерии являются эффективными в лечении непереносимости лактозы за счет повышения β-галактозидазной активности в кишечнике, т.е. синтеза фермента β-галактозидазы [3, 19].  Прим.: Чтобы расщеплять молочный сахар (лактозу), в организме вырабатывается специальный фермент лактаза (lactase или LCT), относящийся к семейству β-галактозидаз. Этот фермент в слизистой оболочке кишечника катализирует расщепление дисахарида лактозы (lactose) на составляющие его моносахариды: галактозу (galactose) и глюкозу (glucose). Нарушение его синтеза является причиной непереносимости лактозы. Непереносимость лактозы (или гиполактазия) — патологическое состояние, вызванное снижением уровня (отсутствием или недостаточностью) лактазы — фермента, необходимого для правильного переваривания лактозы.

Врожденное или приобретенное снижение активности лактазы, фермента пристеночного пищеварения, расщепляющего молочный сахар – лактозу, а также непереносимость молочных белков встречаются достаточно часто. Но наибольшую значимость данная проблема имеет для детей раннего возраста, так как молоко для них – основной источник питания. Снижение активности лактазы может быть обусловлено генетически и передаваться по наследству, а также в большей степени определяется этнической принадлежностью человека. Так, в Швеции и Дании непереносимостью лактозы страдают 3% детей, в Англии - 20-30%, в России лактазной недостаточностью страдают порядка 18-20% детей  (Melvin B. Lactose Intolerance in Infants, Children, and Adolescents // Pediatrics. - 2010. - Vol. 118, N 3, Sept. - P. 1279-1286.). В основе лечения лактазной недостаточности лежит исключение из рациона питания молочных продуктов, содержащих лактозу, что может вызвать дисбактериоз кишечника. В связи с этим необходима обязательная терапия, направленная на коррекцию микробного состава кишечника. Для этого повсеместно применяются пробиотические препараты, активно участвующие в восстановлении нормофлоры организма. 

Стрессоустойчивость пропионовокислых бактерий

Пропионовокислые бактерии проявляют устойчивость к высокой концентрации желчи и развиваются в среде с низким рНУстойчивость пропионовокислых бактерий к агрессивным средам. Например, отмечено, что исследованные штаммы пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii subsp freudereichii АС-2500, P. cyclohexanicum Kusano АС-2259, P.  freudenreichii subsp. shemanii AC–2503, P. cyclohexa-nicum Kusano АС-2260, P. freudenreichii subsp. shermanii – КМ 186. проявили устойчивость к высокой концентрации желчи (40%), NaCl (6%) и развивались в среде с низким рН (4,5), сохраняли жизнеспособность при pH (2,0), что указывает на высокую выживаемость данных культур в неблагоприятных условиях ЖКТ человека.

См. также: Кислотоустойчивость пропионовокислых бактерий

Устойчивость к антибиотикам. Пропионовые бактерии устойчивы к пенициллину, хлортетра-циклину, хлормицетину, стрептомицину, эритромицину, грамицидину С и полимиксину, поэтому возможно совместное применение указанных антибиотиков и пропионовых бактерий при лечении некоторых заболеваний как людей, так и животных. Уникальные полезные свойства пропионовых бактерий и полное отсутствие у них токсичности позволило рекомендовать их в качестве лечебно-профилактических препаратов для защиты и восстановления микрофлоры (в т.ч. для снижения геннотоксического воздействия на организм) во время и после проведения антибактериальной терапии, а также лучевой, гормональной и химиотерапии .

См. также: Устойчивость ПКБ к поваренной соли

Экзополисахариды (ЭПС). Как уже отмечалось выше, при совместном культивировании экзополисахариды, синтезируемые пропионовокислыми бактериями, стимулируют рост бифидобактерий, а также обеспечивают гибкую адаптацию бактерий и предохраняют отдельные клетки и популяцию в целом от неблагоприятных факторов внешней среды (изменение температуры, низкие значения рН, замораживание и обезвоживание). Экзополисахариды также защищают клетки от фагоцитов, амебной инфекции и фагов, препятствуют денатурации белков. Исследования показывают важную роль ЭПС в регуляции работы иммунной системы.

Снижение уровня холестерина

липопротеин Доказано, что молочные пропионовокислые бактерии способны воздействовать на липидный (жировой) обмен организма, путем снижения уровня холестерина в крови. Холестериндеградирующая активность данных пробиотических микроорганизмов выше чем у бифидобактерий [32]. Таким образом, пропионовокислые пропионовые бактерии и кисломолочные продукты на заквасках ПКБ могут эффективно использоваться в профилактике и лечении атеросклероза, а также при разработке новых бактериальных концентратов [36] на основе пробиотических микроорганизмов (бактерий) с выраженными холестеринметаболизирующими свойствами.

Следует отметить, что синтезируемые ПКБ пропионовая кислота и ее производные влияют на синтез холестерина. В частности отмечено, что образующийся в толстом кишечнике при анаэробной ферментации углеводов и жиров пропионат способен снижать уровень холестерина в сыворотке крови за счет ингибирования синтеза этого стерола гепатоцитами. Помимо печени важным источником эндогенного холестерина являются клетки ворсинок кишечника. Бактерии, присутствующие в пищеварительном тракте, оказывают существенное влияние на скорость  обновления кишечного эпителия, и, следовательно, также регулируют образование эндогенного холестерина. Содержание холестерина в сыворотке крови зависит от выраженности его абсорбции из кишечника.

См. также: Холестеринметаболизирующая активность бактерий

Было установлено, что пропионовокислые бактерии трансформируют и разрушают животный холестерин в процессе наращивания биомассы. Холестерин входит в состав мембран не только животных клеток, но и микроорганизмов. ПКБ, проявляя протеолитическую и липолитическую активность, способны модифицировать синтез регуляторных соединений и деградировать холестерин в процессе культивирования. Полученные результаты открывают широкие перспективы для создания продуктов функционального питания для профилактики и лечения атеросклероза [32].

Антимикробные свойства пропионовокислых бактерий

stop listeria monocytogenesПропионовокислые бактерии выделяют бактериоцины [20], анти-грибковые соединения [21] и противовирусные вещества [22, 23, 24, 25-28] и поэтому используются в т.ч. в качестве пищевых консервантов. Некоторые из штаммов производят бактериоцины, которые подавляют рост и выживаемость клеток таких бактерий, как Listeria monocytogenes (возбудителя смертельно опасного заболевания человека — листериоза) и Yersinia enterocolitica (возбудителя иерсиниоза - острой антропозоонозной кишечной инфекции), а также, в отличие от лактобактерий, подавляют рост грам-отрицательных бактерий, дрожжей и плесневых грибов [3].

Установлено положительное влияние классической молочной propionibacteria на кишечную микрофлору (снижение патогенных микроорганизмов и стимулирование полезных) за счет синтеза короткоцепочечных жирных кислот (КЖК), экзополисахаридов (ЭПС) и веществ с антибиотической активностью (бактерицидного и бактериостатического действия). Конечные продукты энергетического обмена у ПКБ являются пропионовая и уксусная кислоты и CO2. Кислоты не поддерживают гнилостные бактерии, клостридии, дрожжи и плесневые грибы, а CO2 токсичен для ряда аэробных гнилостных бактерий. Синтезируемые ПКБ уксусная и пропионовая кислоты (ацетат и пропионат) в отношении патогенных микроорганизмов (клебсиелл, протеев, псевдоманад, грамотрицательных энтеробактерий и др.) обладают выраженным антимикробным эффектом, и создают благоприятную pH-среду для развития дружественной симбионтной микрофлоры.

Propionic-acid-3D-ballsОтношение количества пропионовой кислоты к уксусной обычно равно 2:1, но оно меняется в широких пределах и может достигать 5:1. Наиболее быстрый рост при температуре от 30 °С до 37 °С и pH 7,0. ПКБ ферментируют аланин, серин, аспарагин и глицин с образованием углекислого газа, аммиака, уксусной и пропионовой кислоты. Прим.: Пропионовая кислота (CH3CH2COOH) - это короткоцепочечная жирная кислота, которая синтезируется ПКБ. Она транспортируется в печень и включается в процесс глюконеогенеза и синтеза биогенных аминов, улучшает микроциркуляцию в слизистой кишечника и поддерживает в ней метаболические процессы, блокирует прикрепление к колоноцитам условно-патогенной микрофлоры. Пропионовая кислота участвует в синтезе гормонов, нейромедиаторов (серотонина, эндорфинов). Пропионовая кислота обладает известной антибактериальной и противогрибковой активностью (прим.: в пищевом производстве предотвращает микробиологическую порчу продуктов), препятствует колонизации кишечника патогенными микроорганизмами, например, шигелламии, сальмонеллами, и в тоже время служит промотором роста анаэробных бактерий нормальной микрофлоры ЖКТ. Иными словами, пропионовокислые бактерии и их метаболиты служат важным фактором в поддержании баланса микробной экосистемы.

Стоит отметить, что совместное культивирование молочных пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii и бифидобактрий Вifidobacterium longum резко усиливает антагонистический эффект в отношении таких тест-микроорганизмов, как Micrococcus luteus, Pseudomonas sp. и Staphylococcus aureus за счет увеличенного накопления в питательной среде органических кислот.

В Индии в 2004 г. большую выборку детей родителей - добровольцев, больных желудочно-кишечными заболеваниями, подвергли масштабному эксперименту по использованию в питании йогуртов, в состав которых вводили штамм P. freudenreichii ssp. shermanii (обозначение штамма отсутствует); контролем служили готовые йогурты на основе L. acidophilus [44]. Эксперимент выявил высокое излечивающее действие пропионибактерий в отношении диареи. Некоторые штаммы P. freudenreichii были эффективны в клинических экспериментах по борьбе с инфекцией, вызванной метициллин-резистентным Staphylococcus aureus (MRSA), которому свойственна множественная лекарственная устойчивость [45]. Хотя в отношении Helicobacter pilori, инфицирующей эпителиальные клетки желудка, прямой подавляющий эффект штамма P. freudenreichii Js не выявлен, он вызывал заметное снижение адгезии патогена на эпителии при высокой концентрации живых клеток пропионовокислой бактерии (109/мл) и задерживал деструкцию  цитоплазматических мембран эпителиальных клеток [46]. Таким образом, многим штаммам P. freudenreichii свойственны выраженные пробиотические эффекты.

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ В ПИЩЕВОЙ ОТРАСЛИ. ПЕРСПЕКТИВЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

Кисломолочный напиток Целебный Эффективным решением проблемы, связанной с дефицитом эссенциальных и физиологически важных нутрицевтиков в питании современного человека является разработка и производство пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище с применением пробиотических микроорганизмов, в частности, пропионовокислых бактерий, способных синтезировать множество важных и крайне полезных для организма веществ, подавлять патогенную микрофлору, выводить токсины, способствовать процессам ферментативного переваривания и усвоения пищи.

В процессе своего метаболизма пропионовокислые бактерии продуцируют такие важные для человека вещества, как витамин В12 и фолиевую кислоту, аминокислоты, ферменты, короткоцепочечные жирные кислоты, значительно улучшают кишечное всасывание кальция и железа. Одним из основных продуктов жизнедеятельности ПКБ является пропионовая кислота, которая наряду с пропионатами и пропиоцинами способна подавлять рост патогенных микроорганизмов.

Закваски пропионовокислых бактерий нашли свое применение при производстве кисломолочных биопродуктов, которые рекомендованы к употреблению для всех категорий населения, особенно детям, подросткам, людям со сниженным иммунитетом, с высоким риском развития раковых опухолей. Эти кисломолочные биопродукты поддерживают иммунитет во время тяжёлых заболеваний, после приёма антибиотиков или химиотерапии, в период эпидемий, побеждают хроническую усталость и предотвращают развитие кишечных инфекций. Разработанная технология применения заквасок ПКБ в молочной промышленности позволила получить кисломолочные биопродукты с высокими потребительскими свойствами без использования консервантов, загустителей и стабилизаторов.

закваска пропионовокислых бактерий ПропиониксВ домашних условиях уникальную кисломолочную продукцию изготавливают на домашней закваске  пропионовокислых бактерий "Пропионикс", либо на других бактериальных концетратах на основе ПКБ, которыми являются жидкие пробиотики, чье описание представлено в соответствующих разделах данного сайта. Ферментация молока производится без добавления (!) молочнокислых бактерий, за счет чего гарантируется самое наивысшее качество готового пробиотического продукта с полифункциональными сойствами...

См. подробнее: Пробиотические домашние закваски

применение пропионовокислых бактерий в сыроделииПропионовокислые бактерии представляют собой естественную микробиоту, спонтанно обитаемую в твердых сырах. В настоящее время они применяются в сыроделии в качестве стартовых культур в технологиях управляемого созревания высококачественных сыров. Именно ПКБ обусловливают вкус и аромат готового сыра, обогащая его при этом целым спектром биологически активных  веществ. Это подтверждают данные хроматографического анализа. Помимо этого, ПКБ за счет своих бактерицидных свойств выступают как натуральные биоконсерванты молочного белка – казеина.

batonТакже были проведены исследования по применению пропионовокислых бактерий и в хлебопечении. Установлено, что внесение концентратов ПКБ в рецептуру хлебобулочных изделий позволяет предотвратить микробиологическую порчу хлеба. На сегодняшний день разработаны закваски, содержащие в своем составе пропионовокислые бактерии, благодаря которым выпекаемый хлеб обладает устойчивостью к «картофельной болезни», имеет пролонгированные сроки сохранения качества, обогащен витамином В12 [37], и при этом характеризуется высокими органолептическими показателями.

Квасной напиток на закваске пропионовокислых бактерийСледует отметить, что квасной напиток, произведенный по технологии с использованием пропионовокислых бактерий, обладает более высокими потребительскими свойствами, как за счет продуцирования ПКБ полезных веществ, так и за счет устранения специфического привкуса сыворотки, увеличения сроков хранения продукта, а также сокращения процесса брожения квасного сусла.

При производстве улучшенного кваса использовались: концентрат пропионовокислых бактерий штамм Propionibacterium freudenreichii subsp. Shermanii AC-2503 или концентрат пропионовокислых бактерий, штамм Propionibacterium freudenreichii subsp. freudenreichii AC-2500 или концентрат пропионовых бактерий, штамм Р. Shermanii freudenreichii subsp. Shermanii.

См.: Способ производства квасного напитка с ПКБ

мясопродукты и пропионовокислые бактерииЦикл исследовательских работ с использованием пропионовокислых бактерий проведен и с мясными продуктами [34]. Выявлена высокая биохимическая активность пропионовокислых бакте­рий в мясном субстрате, позволяющая ускорить биотехнологические процессы при посоле и созревании мяса. Предложены рациональные параметры технологического процесса производства вареных, варено-копченых, сырокопченых колбас и натуральных мясных консервов из парного мяса с использованием концентратов пропионовокислых бактерий в роли стартовых культур, а также с использованием культуральной жидкости ПКБ.

Например, как известно, наиболее качественные и полезные консервы получаются на основе парного мяса. Однако в связи с таким явлением, как бомбаж при стериализации, его запрещено использовать для изготовления консервов. Результаты, полученные при применении биотехнологического метода обработки такого мяса с использованием ПКБ, позволили решить данную проблему, при этом добившись более высокого качества консервов и их вкусоароматических свойств.

СИНТЕЗ ВИТАМИНОВ, АМИНОКИСЛОТ И ИНЫХ ПРАКТИЧЕСКИ ВАЖНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРОПИОНОВЫМИ БАКТЕРИЯМИ

vitamin-b-12

Пропионовокислые бактерии относятся к наиполезнейшим микроорганизмам и способны к синтезу практически важных веществ: большинства аминокислот, значительного количества жирных кислот, экзополисахаридов, липидов и фосфолипидов, полифисфатов, конъюгированной линоленовой кислоты, ферментов, витамина К, а также витаминов группы В: В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В3 (витамин PP, никотиновая кислота, ниацин), В6 (пиридоксин), фолиевая кислота (В9), большое количество (сверхсинтез) витамина В12 [3, 35]. Биосинтез витамина B12 происходит параллельно накоплению биомассы ПКБ.

Пропионовые бактерии могут также за счет ассимиляции азота (NH4)2SO4 синтезировать все аминокислоты. Биосинтез белков пропионовыми бактериями сопровождается созданием пула из 15 аминокислот: цистина, гистидина, аргинина, аспартата, глутаминовой кислоты, глицина, серина, треонина, β-аланина, тирозина, валина, метионина, пролина, фенилаланина и лейцина. Известно, что бактерии содержат пептидазы, при участии которых обеспечивают себя незаменимыми аминокислотами и осуществляют реакции трансаминирования, могут расти на любой из 20 аминокислот, внесенной в среду в качестве единственного (!) источника азота.

Коротко о витамине В12

Последние исследования врачей и микробиологов подтвердили, что наиболее эффективно использование витаминов в коферментной (связанной с белком микробной клетки) легкоусвояемой форме. Так как лидерами в таком биосинтезе витамина В12 являются пропионовокислые бактерии, то прием пробиотиков и ферментированных продуктов, содержащих данные микроорганизмы, может эффективно устранять витамин-В12-дефицитные состояния.

Здоровые люди получают витамин В12 с пищей (печень, мясо). В зеленой части растений не обнаружен витамин В12, поэтому его нет в хлебе, пшеничной муке, рисе, фруктах, овощах. Водоросли и др. планктонсодержат значительные количества кобаламинов (Schneider, 1987). Люди не утилизируют корриноиды, образованные микроорганизмами кишечника. Различные причины (негенетические) дефицита витамина в организме перечислены в таблице 1, из которой видно, что их достаточно много и устранению способствует введение витамина В12 перорально или внутримышечно.

Таблица 1. Причины возникновения дефицита витамина В12 у людей (Stroinski, 1987)

Фаза адсорбции
Причина дефицита
События в желудке
Дефицит в пище, нарушенное выделение витамина из пищи, дефицит ВФ (внутреннего фактора):
  • дефицит секреции,
  • секреция аномального ВФ,
  • аутоиммунологические реакции,
  • хирургические операции
События в кишечнике
Конкуренция с паразитами: бактериальный гипер-рост, глисты (солитеры), панкреатическая недостаточность
Адсорбция в тонком кишечнике
Хирургические заболевания, операции, отсутствие двухвалентных ионов, нефункционирующая транспортная система через мембраны, лекарства, дефицит внутриклеточных связывающих белков

Описан ряд заболеваний, являющихся в конечном счете следствием отсутствия или дефицита в организме человека витамина В12 и среди них мегалобластическая анемия, которая проявляется в изменении морфологии крови, нарушении функций крови и клеток костного мозга. Терапевтический витамин В12 используют в микрограммовых количествах при лечении пернициозной анемии, при питательном дефиците и периферических невритах и невралгиях. Поскольку витамин не токсичен, он широко используется во многих типах неизлечиваемых хронических недугах, как артриты и псориазы. Его также используют как средство, снимающее утомление, другие недомогания и боли.

Если бы пропионовокислые бактерии  использовались только для получения витамина В12, их можно было бы уже отнести к наиполезнейшим микроорганизмам, но их применение шире (Воробьева Л. И., 1995 г.)

Применение пропионовокислых бактерий для образования пропионовой кислоты и/или пропионатов в ободочной кишке

пищеварительная система человека
Ободочная кишка (выделена зелёным цветом и обозначена номером 23), является продолжением слепой кишки (26). После ободочной кишки идёт прямая кишка (29).

Ранее было показано (Эдмон Даниель (FR), Легран Шарль Габриель (FR) - Laboratoires Standa, 2000 г.), что пищевая композиция, содержащая пропионовокислые бактерии, выбранные на основании их незначительной приверженности автолизу, а также их устойчивости к воздействию желчных солей, способна оказывать значительное стимулирующее и усиливающее воздействие на синтез пропионовой кислоты и/или пропионата, а в случае необходимости, уксусной кислоты и/или ацетата на уровне ободочной кишки путем бактериальной анаэробной ферментации при условии регулярного перорального введения в организм значительного количества микрофлоры указанных пробиотных бактерий

В течение нескольких лет диетологи рекомендуют своим пациентам питание, богатое волокнами, что, по их мнению, может оказывать благотворное физиологическое и метаболическое воздействие на состояние здоровья. Известно, что пищевые волокна устойчивы к расщеплению ферментами в тонком кишечнике, их расщепление и усвоение происходит только на уровне ободочной кишки, т.е. на конечном участке кишечника. Упомянутое выше благотворное воздействие может, таким образом, оказываться лишь при том условии, что упомянутые расщепление и усвоение будут максимально полными на данном предпоследнем участке (т.е. на участке ободочной кишки).

Кроме того, было установлено, что указанные выше биологические реакции происходят в результате анаэробной ферментации пищевых волокон под воздействием микроорганизмов в ободочной кишке. В результате данной ферментации образуются короткоцепочечные жирные кислоты, водород, двуокись углерода и биомасса.

Среди различных микроорганизмов, которые могли бы использоваться в целях стимуляции синтеза пропионовой кислоты и/или пропионата, молочнокислые бактерии мало удовлетворяют данным требованиям, так как из-за присущих им свойств они в основном вызывают образование молочной кислоты и лишь очень незначительное количество уксусной кислоты, при этом не образуется пропионовой и масляной кислоты.

Вместе с тем пропионовокислые бактерии обладают способностью образовывать в большом количестве пропионовую кислоту и уксусную кислоту, то есть обе жирные кислоты с короткой цепочкой, необходимые для питания тканей, в процентном отношении, например, 2/3 пропионовой кислоты и 1/3 уксусной кислоты. Упомянутые выше бактерии присутствуют в человеческой пище на протяжении веков, в частности, в твердых сортах сыра; более того, они лучше, чем молочнокислые бактерии, подходят для условий ободной кишки, в условиях полной анаэробности; кроме того, эти бактерии более устойчивы к технологическому воздействию, чем молочнокислые бактерии и бифидобактерии.

Принимаемые перорально пропионовокислые бактерии могут играть двойную роль, а именно технологическую на первом этапе, участвуя в ферментативном расщеплении пищи, и функциональную на втором этапе, так как после употребления вовнутрь они попадают в ободочную кишку, где играют указанную выше пробиотную роль, в частности оптимизируют синтез пропионовой кислоты и усвоение минералов, в частности, кальция, железа, цинка, и магния на уровне ободочной кишки. ПКБ также принадлежат к штаммам, способным хорошо удерживаться на колоноцитах и обладают противогрибковыми свойствами на уровне ободочной кишки и, в частности, способны замедлить развитие патогенных грибков типа candida.

АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА МОЛОЧНЫХ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Установлено, что активизированные культуры пропионовокислых бактерий в больших количествах образуют антиоксидантные гемсодержащие ферменты (СОД, каталазу и пероксидазу) [33, 35], обезвреживающие активные формы кислорода (супероксидный радикал О2-, гидроксильные радикалы ОН*, перекись водорода и др. свободные радикалы), а также производят другие вещества, способные предотвращать губительное влияние на организм человека химических мутагенов, ультрафиолетовых лучей и радиации, что открывает широкие перспективы для их практического применения в качестве антиоксидантов.

факторы образования в организме свободных радикалов

 антиоксидантные ферменты микроорганизмов: каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза

Антиоксидантные ферменты. Следует сказать и о том, что недавно впервые прямым вольтамперометрическим методом для соответствующих штаммов пропионовокислых бактерий были установлены достоверно выраженные антиоксидантные свойства ферментативной природы [40]. Известно, что очень важную роль в организме играют антиокислительные ферменты, подобные тем, что в большом количестве синтезируют пропионовокислые бактерии. Так, супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза, образуют антиоксидантную пару, которая борется со свободными радикалами кислорода, не давая им возможности запустить процессы цепного окисления, а глютатионпероксидаза обезвреживает липидные перекиси. СОД, каталаза и пероксидаза ПКБ также образуют эффективную антиоксидантную систему.

Как известно, Цитохромы (гемопротеины) присутствующие во всех клетках организмов, катализируют окислительно-восстановительные реакции. Процесс окисления с помощью цитохромов дает побочный продукт, который в некоторых концентрациях становится губительным для всего живого — перекись водорода (Н2О2). Перекись водорода является сильным окислителем и в крови может вызывать гемолиз эритроцитов. Фермент каталаза катализирует разложение перекиси водорода на воду и кислород. Пероксидазы выполняют при этом защитные функции  -  окисляют органические вещества перекисью водорода, в результате чего образуется молекула воды (Н2О). Таким образом, супероксидные радикалы с помощью антиоксидантных ферментов превращаются в безвредный кислород. (Прим.: Следует подчеркнуть, что когда концентрация перекиси водорода становится незначительной, каталаза начинает катализировать реакцию окисления перекисью водорода спиртов, формальдегидов и нитратов).

антиоксидантные свойства ПКБ нашли свое применение и в косметологии и эстетической медицине

Наличие антиоксидантной активности пропионовокислых бактерий позволяет расширить спектр применения данных микроорганизмов в здравоохранении и для обогащения ими физиологически функциональных продуктов питания. Также антиоксидантные свойства ПКБ нашли свое применение в косметологии и эстетической медицине:

См. доп: Применение пропионовокислых бактерий в косметологии

(Прим.: антиоксидантные свойства ПКБ напрямую связаны с таким понятием как "антимутагенность")

АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ МОЛОЧНЫХ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

До недавнего времени основным источником антимутагенов - агентов, снижающих уровень индуцированных и спонтанных мутаций, служили растения, некоторые морские животные и соединения, полученные химическим путем. Оказалось, что клетки многих исследованных пропионовокислых бактерий, а также выделяемые ими в среду внеклеточные соединения белковой природы, более чем на 90% снижают вредное воздействие веществ, вызывающих внутригенные мутации, которые могут приводить к образованию поврежденных белков, либо к полному отсутствию их синтеза. Обнаружение антимутагенных свойств пропионовых бактерий [1, 2, 3] открывает новые области их применения как профилактических средств, которые могут быть использованы в пищевых продуктах для людей [34, 35] и в кормах для животных.

mutagenez

Прим.: Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза. Мутагенез — внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез. См.: Мутагены, антимутагены и пробиотики.

В настоящее время природные защитные механизмы не всегда справляются с резким ростом мутационного воздействия, поэтому поиск и наличие антимутагенов должны рассматриваться как элементы компенсационного подхода к защите генофонда. Таким образом, возможность снижения количества мутагенов с помощью бактерий, в первую очередь, населяющих желудочно-кишечный тракт, как антимутагенный фактор имеет большое значение в улучшении здоровья человека [3].

Антимутагенные свойста  пропионовокислых бакатерий трудно переоценить, принимая во внимание наличие различного количества мутагенов в пищевых продуктах. Известно, что серосодержащие аминокислоты стимулируют рост, а бактерии устойчивы к высоким концентрациям H2S в среде  Из серосодержащих аминокислот пептидов молока бактерии образуют диметилсульфид, обладающий антимутагенным действием [35] (Прим.: сероводород H2S - продукт распада серосодержащих аминокислот – цистеина, метионина). Метаболиты ПКБ также повышают активность ферментных систем, участвующих в детоксикации поступающих в клетку веществ, оказывая влияние на окислительно-восстановительный потенциал организма, эти процессы приводят к снижению количества мутаций.

Пропионовые бактерии, как и все живые существа, в первую очередь бактерии, постоянно и длительно подвергаются воздействию внешних и внутренних мутагенов. К обычным внешним естественным источникам мутагенов относятся радиация, газ радон, космические лучи, К40 и другие радионуклиды (ядра нестабильных изотопов, самопроизвольно распадающихся в земной коре). Поскольку в естественных условиях микроорганизмы (а также растения и животные) постоянно подвергаются действию мутагенов, у них сформировались эндогенный и экзогенный защитные механизмы: у всех живых существ образуются молекулы, способные к осуществлению антимутагенеза.

ПМутагенез и пробиотикиод антимутагенезом понимают снижение частоты спонтанной и индуцированной мутации. Антимутагены регулируют скорость спонтанных мутаций, стабилизируют мутационный процесс. Антимутагены повышают активность ферментативных систем, участвующих в детоксификации поступающих в клетку веществ, влияют на окислительно-восстановительный потенциал организма. Все эти процессы приводят к снижению мутаций. Экстракты клеток классических пропионовокислых бактерий проявляют высокую эффективность антимутаген­ного действия. Кроме супероксиддисмутазы в клеточном экстракте пропионовых бактерий присутствуют и другие белки (видимо, ферменты) с антимутагенной активностью. На сегодняшний день можно твердо сказать, что обследованные штаммы обладают антимутагенностью против Азида натрия (NaN3), 4-нитрохинолин-1-оксида, Нитрозогуанидина (НГ) и что антимутагены имеют пептидную (белковую) природу. Было однозначно показано, что кожные и классические молочные пропионовокислые бактерии выделяют в среду вещества с антимутагенной активностью. Десмутагенное действие культуральной жидкости проявлялось при выращивании бактерий на среде с глюкозой, лактозой и лактатом. Установление факта атимутагенности культуральной жидкости и клеточного экстракта пропионовокислых бактерий открыло новые, ранее не известные у них свойства, обуславливающие защиту клетки от внешних и эндогенных мутагенов. Поэтому пропионовокислые бактерии могут стать источниками новых и ценных антимутагенов.

См. также: Антимутагенная активность ПКБ против 4НХО и МННГ

Изучение антимутагенеза важно именно в отношении тех бактерий, которые используют при изготовлении пищи (в т.ч. биодобавок), кормов  и  кормовых добавок. Бактерии как источники антибиомутагенов или десмутагенов могут быть использованы для предобработки пищевых продуктов и кормов с целью нейтрализации мутагенных (канцерогенных) веществ, а также как пробиотики.

Прим.: Считается, что систематическое употребление пищевых антимутагенов и антиканцерогенов эффективно понижает риски развития генетических и онкозаболеваний, а защита от мутаций может быть полезной как в ранней, так и на поздней стадии развития рака.

Пропионовокислые бактерии широко используют на практике: в сыроделии, производстве витамина В12, приготовлении ветеринарного препарата пропиовита, силосовании кормов. В настоящее время пропионовокислые бактерии применяются в инновационных биодобавках «Йодпропионикс», «Селенпропионикс», «Гемопропиовит», а также закваске прямого внесения «Пропионикс».

По теме см. также:

Рекомендуется: Обзорная статья "Молочные пропионовокислые бактерии как человеческие пробиотики: обзор последних доказательств" доступна по ссылке на источник: Cousin, F.J., Mater, D.D.G., Foligné, B. et al. Dairy propionibacteria as human probiotics: A review of recent evidence Dairy Science & Technol. (2011) 91: 1.0 [ PDF (367 kb) ]

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

Ссылки:

  1. Vorobjeva L.I., Iljasova O.V., Khodjaev E.Y., Ponomareva G.M., Varioukhina S.Y., Inhibition of induced mutagenesis in Salmonella typhimurium by the protein of Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii, Anaerobe 7 (2001) 37–44.
  2. Vorobjeva L.I., Khodjaev E.Y., Cherdinceva T.A., Antimutagenic and reactivative activities of dairy propionibacteria, Lait 75 (1995) 473–487.
  3. Vorobjeva L.I., Khodjaev E.Y., Vorobjeva N.V., Propionic acid bacteria as probiotics, Microb. Ecol. Health Dis. 20 (2008) 109–112.
  4. El-Nezami H.S., Chrevatidis A., Auriola S., Salminen S., Mykkanen H., Removal of common Fusarium toxins in vitro by strains of Lactobacillus and Propionibacterium , Food Addit. Contam. 19 (2002) 680–686.
  5. Niderkorn V., Boudra H., Morgavi D.P., Binding of Fusarium mycotoxins by fermentative bacteria in vitro, J. Appl. Microbiol. 101 (2006) 849–856.
  6. El-Nezami H., Mykkanen H., Kankaanpaa P., Salminen S., Ahokas J., Ability of Lactobacillus and Propionibacterium strains to remove aflatoxin B-1 from the chicken duodenum, J. Food Prot. 63 (2000) 549–552.
  7. Gratz S., Mykkanen H., El-Nezami H., Aflatoxin B-1 binding by a mixture of Lactobacillus and Propionibacterium: in vitro versus ex vivo, J. Food Prot. 68 (2005) 2470–2474.
  8. Gratz S., Mykkanen H., Ouwehand A.C., Juvonen R., Salminen S., El-Nezami H., Intestinal mucus alters the ability of probiotic bacteria to bind aflatoxin B-1 in vitro, Appl. Environ. Microbiol. 70 (2004) 6306–6308.
  9. Halttunen T., Collado M.C., El-Nezami H., Meriluoto J., Salminen S., Combining strains of lactic acid bacteria may reduce their toxin and heavy metal removal efficiency from aqueous solution, Lett. Appl. Microbiol. 46 (2008) 160–165.
  10. Haskard C.A., El-Nezami H.S., Kankaanpaa P.E., Salminen S., Ahokas J.T., Surface binding of aflatoxin B-1 by lactic acid bacteria, Appl. Environ. Microbiol. 67 (2001) 3086–3091.
  11. Lee Y.K., El-Nezami H., Haskard C.A., Gratz S., Puong K.Y., Salminen S., Mykkanen H., Kinetics of adsorption and desorption of aflatoxin B-1 by viable and nonviable bacteria, J. Food Prot. 66 (2003) 426–430.
  12. Zarate G., Perez Chaia A., Dairy bacteria remove in vitro dietary lectins with toxic effects on colonic cells, J. Appl. Microbiol. 106 (2009) 1050–1057.
  13. Ibrahim F., Halttunen T., Tahvonen R., Salminen S., Probiotic bacteria as potential detoxification tools: assessing their heavy metal binding isotherms, Can. J. Microbiol. 52 (2006) 877–885.
  14. Kaneko T., Mori H., Iwata M., Meguro S., Growth stimulator for bifidobacteria produced by Propionibacterium freudenreichii and several intestinal bacteria, J. Dairy Sci. 77 (1994) 393–404.
  15. Moussavi M., Adams M.C., An in vitro study on bacterial growth interactions and intestinal epithelial cell adhesion characteristics of probiotic combinations, Curr. Microbiol. 60 (2010) 327–335.
  16. Roland N., Bouglé D., Lebeurrier F., Arhan P., Maubois J.-L., Propionibacterium freudenreichii stimulates the growth of Bifidobacterium bifidum in vitro and increases fecal bifidobacteria in healthy human volunteers, Int. Dairy J. 8 (1998) 587–588.
  17. Warminska-Radyko I., Laniewska-Moroz L., Babuchowski A., Possibilities for stimulation of Bifidobacterium growth by propionibacteria, Lait 82 (2002) 113–121.
  18. Jan, G.; et al. (2002). "Propionibacteria induce apoptosis of colorectal carcinoma cells via short-chain fatty acids acting on mitochondria". Cell Death and Differentiation. 9 (2): 179–188.
  19. de Vrese M., Stegelmann A., Richter B., Fenselau S., Laue C., Schrezenmeir J., Probiotics – compensation for lactase insufficiency, Am. J. Clin. Nutr. 73 (2001) 421S–429S.
  20. Holo H., Faye T., Brede D.A., Nilsen T., Odegard I., Langsrud T., Brendehaug J., Nes I.F., Bacteriocins of propionic acid bacteria, Lait 82 (2002) 59–68. [CrossRef] [EDP Sciences]
  21. Lind H., Sjogren J., Gohil S., Kenne L., Schnurer J., Broberg A., Antifungal compounds from cultures of dairy propionibacteria type strains, FEMS Microbiol. Lett. 271 (2007) 310–315. [CrossRef] [PubMed]
  22. Cutting W., Read G., Cords H., Preliminary studies on the chemical nature of propionin, Stanford. Med. Bull. 20 (1962) 156–162
  23. Furusawa E., Furusawa S., Cutting W., Action mechanism of propionin against intracellular vaccinia multiplication and comparison with other agents, Med. Pharmacol. Exp. Int. J. Exp. Med. 12 (1965) 259–265.
  24. Furusawa E., Ramanathan S., Furusawa S., Woo Y.K., Cutting W., Antiviral activity of higher plants and propionin on lymphocytic choriomeningitis infection, Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 125 (1967) 234–239.
  25. Ramanathan S., Furusawa E., Read G., Cutting W., Isolation and activity of propionin A an antiviral polypeptide from propionibacteria, Chemotherapy 10 (1965) 197–198.
  26. Ramanathan S., Furusawa E., Yee H., Cutting W.C., Propionin B an anti viralprinciple of propionibacteria, Chemotherapy 19 (1973) 16–21.
  27. Ramanathan S., Olynec C., Cutting W., Antiviral principles of Propionibacteria-isolation, activity of Propionins B, C, Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 129 (1968) 73–77.
  28. Ramanathan S., Read G., Cutting W., Purification of propionin, an antiviral agent from propionibacteria, Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 123 (1966) 271–273.
  29. Caroline Le Maréchal, Vincent Peton, Coline Plé, Christophe Vroland, Julien Jardin, Valérie Briard-Bion, Gaël Durant, Victoria Chuat, Valentin Loux, Benoit Foligné, Stéphanie-Marie Deutsch, Hélène Falentin, Gwénaël Jan / Surface proteins of Propionibacterium freudenreichii are involved in its anti-inflammatory properties / Journal of Proteomics, Volume 113, 15 January 2015, Pages 447-461
  30. Caroline Le Maréchal, Vincent Peton, Coline Plé, Christophe Vroland, Julien Jardin, Valérie Briard-Bion, Gaël Durant, Victoria Chuat, Valentin Loux, Benoit Foligné, Stéphanie-Marie Deutsch, Hélène Falentin, Gwénaël Jan / Data from an integrative approach decipher the surface proteome of Propionibacterium freudenreichii / Data in Brief, Volume 1, December 2014, Pages 46-50
  31. Deutsch, S.M. et al. Identification of proteins involved in the anti-inflammatory properties of Propionibacterium freudenreichii by means of a multi-strain study. Sci. Rep. 7, 46409; doi: 10.1038/srep46409 (2017).
  32. Хамагаева И.С., Цыбикова А.Х., Замбалова Н.А. Холестеринметаболизирующая активность пробиотических микроорганизмов / Молочная промышленность. 2011. №10. с. 56
  33. Хамагаева И.С. Влияние Fе++ на метаболизм пропионовокислых бактерий / ISSN 2074 - 9414. Техника и технология пищевых производств. 2012. № 3
  34. Хамагаева И.С., Ханхалаева И.А., Заиграева Л.И. Х18 Использование пробиотических культур для производства колбасных изделий. − Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006.− 204 с. ISBN 5-89230-235-0
  35. Хамагаева И.С., Качанина Л.М., Тумурова С.М. Х18 Биотехнология заквасок пропионовокислых бактерий. − Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006.− 172 с. ISBN 5-89230-197-4
  36. Хамагаева И.С., Цыбикова А.Х., Замбалова Н.А., Тиансонг Сан. Влияние условий культивирования на качество бактериального концентрата с холестеринметаболизирующими свойствами. // Вестник ВСГУТУ. − Улан-Удэ, 2011. ‒ № 3. − С. 85-88.
  37. Хамагаева И.С. Влияние пробиотических микроорганизмов на качество хлебобулочных изделий // Товаровед продовольственных товаров. – 2014. - №5. – С.9-14
  38. Collado M.C., Meriluoto J., Salminen S., Development of new probiotics by strain combinations: Is it possible to improve the adhesion to intestinal mucus?, J. Dairy Sci. 90 (2007) 2710–2716
  39. Ouwehand A.C., Suomalainen T., Tolkko S., Salminen S., In vitro adhesion of propionic acid bacteria to human intestinal mucus, Lait 82 (2002) 123–130.
  40. Драчева Л.В. Вольтамперометрическое исследование антиоксидантной активности жидких культур пропионовокислых бактерий / Л.В. Драчева, Е.В. Дорожко, О.А. Аврамчук, Е.И. Короткова, Е.П. Рыжкова, Хао Ли, И.В. Данилова / Вестник Московского университета. Биология. - 2009. - № 4. - С. 24-28.
  41. Jan, G. Helping cancer cells to commit suicide. Probiotic potential of dairy propioni bacteria: Int. Symp. on Propionibacteria and Bifidobacteria: dairy and probiotic application.(INRA - STANDA INDUSTRIE, 2004). France. Saint-Malo, 2d-4th June 2004. - Saint-Malo: INRA- STANDAINDUSTRIE, 2004. -17 p.
  42. Cousin, F.J. Milk fermented by induces apoptosis of HGT-1human gastric cancer cells / F.J. Cousin, S. Jouan-Lanhouet, M.T. Dimanche-Boitrel, L.Corcos, G. Jan // PLoS One. - 2012. - V. 7. - N 3. - e31892.
  43. Cousin, F.J. Assessment of the probiotic potential of a dairy product fermented by Propionibacterium freudenreichii in piglets / F.J. Cousin, B. Foligne,  S.M. Deutsch, S. Massart, S. Parayre, Y. Le Loir, G. Boudry, G. Jan // J. Agric. Food Chem.- 2012. - V. 60. - N 32. - P. 7917-7927.
  44. Khedkar, C.D. Patil, M.R., Guananth, G., Bajad, D.N., Sarode, A.R., Khojare, A.S., Hajare, S.T. Studies on effect of feeding probiotic Lactobacillus supplemented with Propionibacterium cultures on gastrointestinal microflora of ribal children: Int. Symp. on Propionubacteria and Bifidobacteria: dairy and probiotic application. (INRA - STANDA INDUSTRIE, 2004). France. Saint-Malo, June 2d-4th 2004. - Saiht-Malo: INRA-STANDA INDUSTRIE, 2004. - 26 p.
  45. Sikorska, H. Role of probiotics in the preven ti on and treatment of meticillin-resistant Staphylococcus aureus infections / H. Sikorska, W. Smoragiewicz // Int. J. Antimicrob. Agents. - 2013. - V. 42. - N 6. - P. 475-481.
  46. Myllyluoma, E. Effects of multispecies probiotic combination on Helicobacter pylori infection in vitro / E. Myllyluoma, A.-M. Ahonen, R. Korpela, H. Vapaatalo, E. Kankuri // Clin. Vaccine Immunol. - 2008. - V. 15. - N 9. - P. 1472-1482.
  47. Суворов А.Н. Теоретические аспекты клинического использования пробиотиков // Клиническое питание (научно-практический журнал). - 2007. - № 1-2. (243). - С. А68.
  48. Hugenholtz, J. Nutraceutical producti on by propionibacteria / J. Hugenholtz, J.  Hunik, H. Santos, E. Smid // Lait. - 2002.- V. 82. - N 1. - P. 103-112.
  49. Poonam. Multifaceted attributes of dairy propionibacteria: are view / Poonam, S.D. Pophaly, S.K. Tomar, S. De, R. Singh // World J. Microbiol. Biotechnol. - 2012. - V. 28. - N 11. - P. 3081-3095.
  50. Vorobjeva, L. Physiological peculiarities of propionibacteria - present facts and prospective applications // Sci Progress. - 2000. - V. 83. - N 3. - P. 277 - 301.
  51. Воробьева Л.И. Внеклеточный белок пропионовокислых бактерий ингибирует индуцируемые мутации у штаммов Salmonella typhimurium / Л.И. Воробьева, Е.Ю.Ходжаев, Г.М. Пономарева // Микробиология. - 2001. - Т. 70. - № 1. - С. 31-35.
  52. Isawa, K. Isolation and identification of a new bifidogenic growth stimulator produced by Propionibacterium freudenreichii ET-3 / K. Isawa, K. Hojo, N.Yoda, T. Kamiyama, S. Makino, M. Saito, H. Sugano, C. Mizoguchi, S. Kurama, M. Shibasaki, N. Endo, Y. Sato // Biosci. Biotechnol. Biochem. - 2002. - V. 66. - N 3. - P. 679-681.
 

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