Бифидобактерии как пробиотики

БИФИДОБАКТЕРИИ

---

Бифидобактерии (Bacterium bifidum) (от лат. bifidus — разделённый надвое и бактерии), микробы, составляющие 80—90% кишечной флоры детей, находящихся на грудном вскармливании, и молодняка с.-х. животных в подсосном периоде. Бифидобактерии — грамположительные анаэробные слегка изогнутые палочки (длиной 2—5 мкм), иногда ветвящиеся на концах; спор не образуют. Присутствие бифидобактерий в кишечнике полезно для ребёнка и молодых животных, т.к. первые подавляют развитие различных гнилостных и болезнетворных микробов, способствуют перевариванию углеводов. Для роста бифидобактерий необходимы парааминобензойная кислота и пантотеновая кислота. Бифидобактерии синтезируют витамины группы В (B₁, B₂, В6), никотиновую (ниацин, РР, никотинамид, В3), пантотеновую (В5) и фолиевую кислоты (В9), витамин К2, биотин (витамин Н или В7), образуют из неорганических азотистых соединений некоторые незаменимые аминокислоты - аланин, валин, аспаргин, синтезируют триптофан, продуцируют короткоцепочечные жирные кислоты (уксусную, молочную и муравьиную), которые снижают рН среды и делают ее неблагоприятной для развития патогенных микроорганизмов. По окончании молочного вскармливания бифидофлора сменяется обычной кишечной микрофлорой, характерной для взрослых организмов.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Общие, установленные ранее, сведения о пользе бифидобактерий
2. Видовой состав бифидобактерий
3. Дополнительные ссылки
4. Пробиотические свойства бифидобактерий (общие сведения)
5. Кисломолочный биопродукт "Бифивит"
6. Бифидобактерии B. longum
7. Дополнительные ссылки
8. Преимущества для здоровья B. longum
9. Выживаемоть бифидобактерий в агрессивных средах
10. Бифидобактерии и их роль как представителей кишечной микробиоты человека
11. Дополнительная информация

---

ОБЩИЕ, УСТАНОВЛЕННЫЕ РАНЕЕ, СВЕДЕНИЯ О ПОЛЬЗЕ БИФИДОБАКТЕРИЙ

На рисунке слева: Сканирующая электронная микрофотография бифидобактерий в ЖКТ. Бифидобактерии выполняют в организме животных важную физиологическую роль, обусловленную их защитной и синтетической функциями, а также участием в конечном звене пищеварительного процесса (метаболизме белков, липидов, углеводов). Бифидобактерии оказывают положительные влияния на структуру слизистой оболочки кишечника и ее адсорбционную способность. Ферментируя сахара, они создают в кишечнике кислую среду, способствующую всасыванию в кровь кальция, железа, неорганических фосфатов, а также витамина D. (Т. М. Эрвольдер, С. А. Гудков, 1984).

---

Впервые на способность бифидобактернй подавлять размножение гнилостных и патогенных микроорганизмов в кишечнике указал К. Boventer (1949). Эти микроорганизмы синтезируют различные вещества, в частности, витамины группы В, отсутствие которых приводит к авитаминозу. Витаминов группы В они образуют в два - три раза больше, чем кишечная палочка. По данным В. Ф. Семенихиной (1970), бифидобактерии синтезируют витамины в следующих количествах (мгк %): пантотеновой кислоты 0-12, рибофлавина 0-16, тиамина 1-2.5, фолиевой кислоты 3-8, кобаламина 0.007 - 0.01.

По данным английских исследователей L. Bullen, Р. Tearle (1976), в результате кислотообразования бифидобактерий в кишечнике образуется ацетатный буфер, который обладает бактериостатическим действием. В результате экспериментов, проведенных на гнотобиотических животных, доказана важная активная роль бифидобактерий в обеспечении функции иммунных систем макроорганизма.

Бифидобактерии образуют из органических азотистых соединений некоторые незаменимые аминокислоты - аланин, валин, аспарагиновую кислоту, изолейцин, что имеет важное значение для нормального течения иммунных процессов и синтеза клеточных структур ДНК и РНК. Положительная роль бифидобактерий в организме связана с их способностью дезактивировать токсичные продукты азотного обмена, например нитрозоамины, обладающие потенциальным канцерогенным действием, а также оказывать антиопухолевые и противовирусные действия. При дефиците бифидобактерий у гнотобиотических животных наблюдаются резкое недоразвитие лимфатической ткани пищеварительного тракта, а также почти полное отсутствие клеток, продуцирующих иммуноглобины.

Бифидобактерии не только стимулируют развитие гуморальной и клеточной защитных систем организма, но и непосредственно подавляют развитие в кишечнике многих видов патогенных бактерий. Установлены их антагонистические свойства по отношению к сальмонеллам, шигеллам, патогенным Е. coli, клебсиеллам, протею, гноеродным коккам, стафилококкам, CI. perfingers, а также холерным вибрионам (I. G. Risik, I. V. Rurmann, 1983). Природа антагонистического действия бифидобактерий до конца не выяснена и связана с рядом ингибиторных механизмов. Они подавляют рост попадающих в кишечник патогенных микроорганизмов путем образования органических кислот, конкуренции за участки эпителия, на которых может происходит прикрепление микроорганизмов, деконъюгации желчных кислот, образования бактериоцинов и антибиотических веществ. Они превращают часть ферментируемой глюкозы в уксусную кислоту, другую часть - в молочную. Г. И. Гончарова (1979) и другие исследователи установили, что бифидобактерии продуцируют около 60 % уксусной и 40 % молочной кислот.

М. Я. Гудкова и Т. М. Эрвольдер (1986), изучая антагонистическую активность бифидобактерий, установили, что она обусловлена не только продуцированием этими микроорганизмами уксусной и молочной кислот, но и образованием специфических антибиотических веществ, оказывающих ингибирующее влияния на Е. coli. Антибиотические вещества, выделяемые бифидобактериями, накапливаются в основном в стационарной фазе роста. Исследование свойств этих веществ показало, что они проходили через мембранный фильтр и были термостабильными. После десятиминутного прогрева при 95-98°С фильтрат не изменял силы своего ингибирующего воздействия на Е. coli, а после раскисления до нейтральной реакции среды не утрачивал антагонистических свойств.

Бифидобактерии, наряду с улучшением перистальтики и подавлением грамотрицательной микрофлоры, препятствуют развитию гнилостных и газообразующих микробов, способствуют всасыванию кальция, железа. Таким образом, бифидобактерии повышают общую сопротивляемость организма к инфекциям (В. В. Сорокин и др., 1973, С. S. Huh, Y. J. Baek, Н. U. Kim, 1995).

ВИДОВОЙ СОСТАВ БИФИДОБАКТЕРИЙ

Виды Бифидобактерий (Bifidobacteria spp.) принадлежат к роду Bifidobacterium, из семейства Bifidobacteriaceae в порядке (отряде) Bifidobacteriales, принадлежащему к типу Актинобактерий (Actinobacteria). Бифидобактерии образуют доминирующую фракцию желудочно-кишечной микробиоты человека, особенно у младенцев. Бифидобактерии присутствуют в количестве от 10⁸ до 10¹⁰ клеток на 1 г кишечного содержимого. Большинство видов Bifidobacterium spp. были получены исключительно из желудочно-кишечных проб человека или животного, и для двух видов, которые были выделены из сточных вод, можно предположить кишечное происхождение, что свидетельствует о высокой адаптации этого рода в желудочно-кишечном тракте.

Морфология бифидобактерий

Бифидобактерии - краткая характеристика

Современный взгляд на бифидобактерии

Видовой состав бифидобактерий в пробиотиках

Следует отметить, что в зависимости от назначения биопрепаратов подбираются и применяемые в них культуры бифидобактерий. Так в КБЖ (он же Концентрат Бифидобактерий Жидкий) был учтен видовой состав здоровой бифидофлоры детей раннего возраста, для которых характерны виды B.bifidum и B.longum. Поэтому бактериальной основой в биоконцентрате является штамм Bifidobacterium longum B379M (или B. longum B379M). Также в биопрепаратах для снижения уровня холестерина и сахара в крови применяются штаммы с повышенной холестеринметаболизирующей активностью. Так, в пробиотике "Бификардио", используется штамм B. longum DK-100, который наиболее эффективно снижает уровень стероидного соединения, чем другие виды бифидобактерий.

Видовой состав бифидобактерий у различных возрастных групп населения России

Проведенное российскими исследователями изу­чение видового состава бифидобактерий, изолированных от 66 детей грудного возраста и 58 взрослых людей, позволило выявить, что у здоровых детей на грудном вскармливании в 34,8% случаев выявлялся вид бифидобактерий - В. longum, в то время как 51,9% случаев разделили между собой В. bifidum, В. parvulorum, В. infantis (B. infantis сегодня отнесен к B. longum - ред.).  Представители В. adolescentis не обнаруживались у грудных детей. Однако перевод детей на ранний прикорм или ис­кусственное вскармливание сопровождался уменьшением в их кишечнике В. bifidum и появлением в 20,8% случаев В. adolescentis.

---

Преобладающими видами бифидобактерий у взрослых людей являлись В. longum и В. adolescentis, которые выделялись из фекалий у 75% и 56,3% обследо­ванных соответственно. В 25,9% случаев от взрослых здо­ровых людей выделяли В. bifidum.

В кишечном содержимом человека одновременно могут обнаруживаться от 1 до 5 видов или биоваров бифидобактерий. У 60% здоровых детей при грудном вскармливании в фекалиях в монокультуре выявлялись В. longum,  В. bifidum или В. breve. У детей более старшего возраста и взрослых наиболее часто в фека­лиях выявлялись сочетания B. longum и В. adolescentis - в 20-33% случаев, помимо этой пары видов бифидобактерий в фекалиях присутствовали штаммы В. bifidum.

N-Ацетилглюкозамин

Проведенная российскими исследователями статистическая обработка данных о видовом составе бифидофлоры у различных возрастных групп населения России показала, что у здорового грудного ребенка на грудном вскармливании, В. longum, В. bifidum, В. breve, В. infantis встречаются в соотношении 42%, 35%, 17%, 12% соотвественно. Штаммы В. adolescentis выявляются в 1,5% случаев или отсутствуют в фекальном содержимом. Преобладание бифидобактерий штаммов В. longum или В. bifidum в кишечнике грудных детей, особенно детей, вскармливаемых грудью очевидно. Эту зависимость распространения бифидобактерий от способа кормления грудного ребенка специалисты связывают в т.ч. с потребностью бактерии в углеводах, содержащих N-ацетилглюкозамин, которые имеются только в молоке человека, но не коровы.

У детей на искусственном вскармливании содержание доминирующих видов бифидобактерий падает до 3-5%, в то время как представители вида В. adolescentis обнаруживаются у 22%, детей.

У взрослых в толстом кишечнике обнаруживаются преимущественно представители В. longum, В. bifidum и В. adolescentis. В кишечнике лиц старше 35 лет представите­ли вида В. adolescentis начинают превалировать в бифидофлоре достигая 60-75% в пожилом возрасте.

---

Дополнительная информация из более позднего обзора:

Некоторые виды, такие как B. adolescentis, B. pseudocatenulatum или B. catenulatum, часто более многочисленны среди взрослых. У младенцев B. longum subsp. longum и B. longum subsp. Infantis, вместе с B. breve и B. bifidum, встречаются чаще всего, хотя на видовой состав Bifidobacterium будут влиять различные перинатальные факторы. B. longum subsp. longum - это вид, который преимущественно населяет кишечник как младенца, так и взрослого. Виды B. longum subsp. longum, B. longum subsp. Infantis, B. bifidum или B. breve, которые обычно преобладают в кишечнике младенцев, могут расщеплять олигосахариды человеческого молока (HMOs) на моно- и дисахариды, обеспечивая себе конкурентное преимущество и способствуя перекрестному взаимодействию с другими членами кишечной микробиоты (подробнее см.: Роль бифидобактерий в здоровье младенцев).

Основываясь на этих данных, можно сделать вывод, что в пробиотиках, предназначенных для детей до 3-х лет, видовой состав или видовое соотноше­ние бифидобактерий должно соответствовать качественному и количествен­ному содержанию этих микроорганизмов в кишечнике здо­ровых детей. При этом вид В. adolescentis (а также B. pseudocatenulatum или B. catenulatum) не следует вводить в пробиотики и продукты функционального пита­ния, предназначаемые для этой возрастной группы росси­ян. (прим.: штамм бифидобактерий B. adolescentis, является основой существующих на рынке БАД "Биовестин" и "Биовестин-лакто" - учитывайте возрастную группу). При разработке пробиотиков на основе бифидо- и лактофлоры соотношение между этими микроорганизмами в пре­паратах и продуктах должно составлять 9:1, что соответствует таковому в составе микрофлоры толстой кишки здо­ровых людей - Именно бифидофлоре принадлежит ведущая роль в поддержании и нормализации микробиоценоза кишечника, сохранении неспецифической резистентности организма, улуч­шении белкового, витаминного и минерального обмена и др.

См. дополнительно:

• Витаминсинтезирующая способность бифидобактерий
• Виды (типовые штаммы) бифидобактерий
• Общие характеристики бифидобактериальных геномов

ПРОБИОТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИФИДОБАКТЕРИЙ

Известно, что доминирующей микрофлорой кишечника здорового человека являются бифидобактерии. Помимо прямого положительного воздействия данных микроорганизмов на обмен веществ, данные бактерии, обладая высокими адгезионными свойствами и антагонистической активностью, защищают еще организм и от кишечных инфекций.

Основными свойствами бифидобактерий являются: активная и пассивная колонизационная резистентность, направленная на предотвращение заселения желудочно-кишечного тракта условно-патогенными и патогенными микробами и иммуномодулирующее влияние. Именно штаммы B. longum и B. bifidum, присутствующие в кишечнике как у детей с первых дней жизни, так и у взрослых, физиологичны для любого возраста, должны широко использоваться в России для производства БАД на основе бифидобактерий и других функциональных продуктов питания, с целью улучшения качества жизни и долголетия.

Установлено, что причинами микробного дисбаланса в ЖКТ человека могут являться: прием антибиотиков; различные соматические инфекционные заболевания; химио-, гормоно- и лучевая терапия; большие физические и стрессовые нагрузки; неблагоприятная экология; социальные факторы (недоедание, недостаток витаминов), переедание, вызывающее растяжение стенок желудка и нарушение ферментации пищи; алкоголизм; сезонные (климатические) факторы; возраст. Все это может привести к таким заболеваниям, как: дисфункции желудочно-кишечного тракта (поносы, запоры); анемия новорожденных; гастриты, дуодениты; гипо- и гиперхолестериномии; ревматоидный артрит; злокачественные новообразования кишечника; мочекаменная болезнь; дерматиты; заболевания, связанные с нарушением водно-солевого обмена (К, Ca, Zn, Cu и т.д.) и т.п.

---

Наравне с другими представителями нормальной флоры кишечника, бифидобактерии принимают активное участие в пищеварении и всасывании. Они способствуют процессам ферментативного переваривания пищи, так как усиливают гидролиз белков, сбраживают углеводы, омыляют жиры, растворяют клетчатку, стимулируют перистальтику кишечника, способствуют нормальной эвакуации кишечного содержимого.

Имеются сведения, что бифидобактерии являются "поставщиком" ряда незаменимых аминокислот, в том числе триптофана, способствуют синтезу витаминов, лучшему усвоению солей кальция, витамина D, обладают антианемическим, антирахитическим и антиаллергическим действием. Установлена их противоопухолевая, антимутагенная  и холестеринметаболизирующая активность. Исследования показали, что бифидобактерии могут быть эффективными в предотвращении колоректального рака.

Снижение количества бифидобактерий или даже их полное исчезновение является одним из патогенети­ческих механизмов длительных кишечных дисфункций у детей и взрослых. Оно ведет к нарушению минерального обмена, процессов кишечного всасывания, белкового и жирового обмена, к формированию хронических расстройств пищеварения. Антагонистическая активность бифидобактерий, связанная с продукцией органических кислот (ацетата лактата) и бактериоцинов с широким спектром антими­кробного действия (ингибирование роста кишечных палочек, клостридий, сальмонелл, шигелл, листерий, кампилобактеров, вибрионов и других микроорганизмов), так же как и блокирование рецепторов на слизистой кишечника, предотвращающие фиксацию на них потенци­ально патогенных микроорганизмов, определяют важней­шую роль этих микроорганизмов в колонизационной резистентности.

В последние годы бифидобактерии широко используются во всем мире и у нас в стране для лечения и профилактики различных желудочно-кишечных заболеваний, в т.ч. различных дисбактериозов, а также для предотвращения развития аллергических осложнений, в качестве гипохолестеринемических и противоопухолевых средств, лечения ОРЗ, как эффективное средство  повышения иммунитета и др. [10, 11]. Для этих целей применяют сухие и жидкие формы бактериальных препаратов облигатной кишечной микрофлоры, содержащих бифидобактерии, а также кисломолочные биопродукты.

Ниже на рисунке изображен кисломолочный бифидопродукт "Бифивит" вырабатываемый из молока на закваске бифидобактерий прямого внесения "Бифивит". Используемый штамм бифидобактерий соответствует нормальной микрофлоре здоровых детей на грудном вскармливании. Получить данный напиток можно и в домашних условиях, используя в качестве закваски пробиотик "Концентрат бифидобактерий жидкий".  Сквашивание производится без добавления (!) молочнокислых бактерий, чем достигаются высокие пробиотические свойства готового биопродукта.

См. подробнее: Домашние пробиотические закваски

Снижение содержания в кишечнике ребенка бифидобактерий (до 10⁶ и ниже) сопровождается склонностью к метеоризму, запорам, ребенок теряет в весе. При одновременном появлении кишечной палочки с измененными ферментативными свойствами, стафилококков, лактозонегативных энтеробактерий и их гемолитических форм появляется неустойчивый характер стула с периодическим учащением, разжижением, появлением патологических примесей (слизи, зелени, не переваренных комочков). Нередко стул становится пенистым и водянистым. У таких детей ухудшается аппетит, они становятся беспокойными, появляется бледность кожного покрова, они могут терять в весе, иногда появляется небольшая температура. Нарушение нормального состава биобактерий у детей может наблюдаться и при лечении антибиотиками мамы (если она кормит грудью) или при лечении самого ребенка антибиотиками и сульфаниламидами не по схеме.

Важной функцией бифидобактерий является их участие в формировании иммунологической реактивности организма (укрепляют иммунитет). Бифидобактерии стимулируют лимфоидный аппарат, синтез иммуноглобулинов, повышают активность лизоцима и способствуют уменьшению проницаемости сосудистых тканевых барьеров для токсических продуктов патогенных и условно-патогенных организмов.

Биологически активные вещества, которые выделяют бифидобактерии, принимают активное участие в обменных процессах организма, снижают токсическую нагрузку на печень. Под их воздействием нормализуется состав крови (повышается содержание гемоглобина и снижается скорость оседания эритроцитов - СОЭ).

В последние годы обнаружена ещё одна важная роль бифидобактерий - способность воздействовать на липидный (жировой) обмен организма, путем снижения уровня холестерина в сыворотке крови, а также нормализации уровня циркулирующих в крови липопротеинов и фосфолипидов, что дает основание для использования бифидобактерий в профилактике и комплексном лечении атеросклероза.

Антагонистическая активность бифидобактерий обеспечивается как неспецифическими механизмами, такими как продукция короткоцепочечных жирных кислот и конкуренция за питательные вещества и сайты прикрепления к кишечному эпителию, так и синтезом бактериоцинов различных классов [1].

См. еще: Антагонистическая активность бифидобактерий

Показано, что продуцируемая бифидобактериями уксусная кислота снижает трансэпителиальный транспорт токсина Stx2, повышая выжиываемость мышей при инфекции, вызванной энтерогеморрагическими кишечными палочками [2], а синтезируемая бифидобактериальной линолеатизомеразой конъюгированная линолевая кислота, являющаяся агонистом рецепторов PPARγ, обладает противоопухолевым эффектом и нормализует нарушенную толерантность к глюкозе [3]. Значительное внимание уделяется иммуномодулирующим свойствам данных бактерий. Представители рода Bifidobacterium способны подавлять синтез провоспалительных цитокинов в условиях in vitro и in vivo [4, 5]. Синтезируемый Bifidobacterium longum белок серпин способен эффективно ингибировать сериновые протеазы, в том числе нейтрофильную эластазу человека [6]. Колонизирующие кишечник бифидобактерии способны влиять на функционирование нейронов энтеральной нервной системы [7], также описано их опосредованное влияние на центральную нервную систему [8, 9]. В связи с указанными свойствами широко распространено использование бифидобактерий в составе пробиотических препаратов.

---

См. дополнительно:

Бифидобактерия Лонгум - помощник в лечении ВЗК

Колонизация и пробиотическая функция B. longum

Bifidobacterium longum (бифидобактерии лонгум), грамположительная и непатогенная бактерия, является одним из самых популярных пробиотиков (в т.ч. в различных молочных продуктах), который обеспечивает огромные преимущества при оздоровленнии желудочно-кишечной системы человека, такие как улучшение толерантности к лактозе, предотвращение диареи и ингибирование колонизации патогенов [13,14,15,16]. Несколько исследований показали, что B. longum играет ключевую роль в модуляции иммунной системы [17,18] и имеет определенное направляющее значение для терапии рака [19,20]. Следует отметить, что B. longum subsp. longum(применяется в КБЖ - ред.) - это подвид с более высоким генетическим разнообразием, чем другие таксоны Bifidobacterium.

Как следует из результатов вышеописанных исследований, B. longum (бифидобактерии лонгум) являются преобладающим видом среди других бифидобактерий в кишечнике у представителей всех возрастных групп населения РФ. Но особенно это важно учитывать в педиатрии, при назначении бифидосодержащих пробиотиков детям, особеннно грудного возраста. Ранее в исследованиях была установлена тож­дественность штаммов бифидобактерий, высеянных из грудного молока, со штаммами бифидобактерий, выделен­ных из кала младенца, вскармливающегося дан­ным молоком. При этом была частота выявления бифидобактерий B. longum составила 98% в отличие от других бифидобактерий. В частности, данный вид бифидобактерий является основой пробиотика "Бификардио" (штамм Bifidobacteruim longum DK-100), а также "Концентрат бифидобактерий жидкий" - штамм Bifidobacterium longum B379M:

Пробиотический штамм B. longum B379M относится к производственным штаммам рода Bifidobacterium, используемым в производстве бифидосодержащих пробиотиков, зарегистрированных в Российской Федерации. Идентификационный номер штамма в коллекции ВКПМ (Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов) -  AC1249; Коллекционный номер штамма-депозита (и место депонирования): ВНИИ Генетика Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов, номер депозита ЦМПМ № B-2000; Государственная коллекция микроорганизмов нормальной микрофлоры ФГУН МНИИЭМ им. Г.Н.Габричевского Роспотребнадзора № 79.

B. longum наиболее физиологичен для толстого отдела кишечника и имеет несколько важных преимуществ для людей различных возрастных групп [10]:

• способствует нормализации микрофлоры кишечника;
• придает продукту лечебные свойства, поскольку синтезирует витамины группы В (B1, В2, В6, фолиевую кислоту), витамин К; является «поставщиком» ряда незаменимых аминокислот, в том числе триптофана, который способствуют биосинтезу серотонина, при этом как азот используют аммиак;
• разрушают канцерогенные вещества, которые образуют некоторые представители кишечной микрофлоры при азотном обмене;
• обладает природной устойчивостью к ряду антибиотиков, широко используемых в медицинской практике, и высокой антагонистической активностью по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам.

Бифидобактерии лонгум (B.  longum) - это грамположительные, каталаза-отрицательные, палочковидные бактерии, присутствующие в человеческом желудочно-кишечном тракте, относящихся к роду бифидобактерии. Эти аэротолерантнные анаэробы считаются одними из самых ранних колонизаторов желудочно-кишечного тракта младенцев.

Род Bifidobacterium содержит более 50 видов грамположительных анаэробов, выделенных из ассоциированных с хозяином сред, включая нижний отдел желудочно-кишечного тракта приматов, других животных и насекомых [1]. Bifidobacterium longum является распространенным колонизатором кишечника человека и связан с потенциальными полезными свойствами, включая снижение воспаления желудочно-кишечного тракта и исключение патогенов [2-5]. Штаммы B. longum относятся к трем подвидам: longum sensu stricto, infantis и suis и колонизируют взрослых, младенцев и животных соответственно. Примечательно, что подвидовые штаммы longum выделяют также и от новорожденных [6-8]. B. longum колонизирует ЖКТ, где он может метаболизировать неперевариваемые хозяином олигосахариды и др. пребиотики, которые включают такие субстраты, как инулин и арабиноксилан [9,10]. Некоторые конечные продукты углеводного обмена, такие как ацетат, приносят пользу своему хозяину за счет снижения патоген-индуцированной гибели эпителиальных клеток толстой кишки и обеспечивают энергией определенные типы тканей, такие как печень [11-13]. Таким образом, существование B. longum на пищевых олигосахаридах является примером совместной эволюции «хозяин-микроб», потенциально полезной для совокупного микробиома и хозяина. Примечательным примером этой коэволюционной взаимосвязи является метаболизм олигосахаридов (НМОs) в материнском молоке, вызванный B. longum subsp. infantis, чему способствует кластер генов утилизации HMO ~ 40 Kb [14,15]. Когда кормят грудных детей, HMOs достигают толстой кишки относительно нетронутыми и используются B. longum в качестве источника углеводов для процветания в этой среде [16,17].

Бифидобактерии лонгум оказывают иммуномодулирующее и антиоксидантное действие, а производимая ими молочная кислота предотвращает рост патогенных организмов. Клиническая практика указывают на перечень болезней и патологий, при лечении которых исцеляющее воздействие оказывают пробиотики на основе B.longum. К таким заболеваниям относятся: кишечные инфекции, вызванные кишечной палочкой или сальмонеллой; разные виды энтеритов; анемия; рахит; воспалительные болезни половых органов; врожденная пневмония; аллергия; курс радиотерапии и.т.д.

Геном (genome) лонгум – один из самых крупных бактериальных геномов. Так как основная задача бифидобактерий лонгум на этапе грудного вскармливания младенца - быстрая колонизация кишечника, то полная последовательность генома отражает стратегию утилизации белков молока, которые не имеют пользы для новорожденного. Также стоит отметить, что первые бактерии, с которыми встречается человек в момент рождения — преимущественно аэробные (кишечная палочка, стрептококки, энтерококки, лактобациллы и стафилококки). Но, уже в первую неделю жизни новорожденного, питающегося молоком матери, их сменяют анаэробные бифидобактерии. Причины данного явления стали понятны, когда был секвенирован геном Bifidobacterium longum и обнаружен участок, содержащий гены ферментов, расщепляющих олигосахариды грудного молока до моносахаридов. Очевидно, без этих бифидобактерий в ЖКТ ребенок не сможет эффективно усваивать поступающую пищу, что отразится на его развитии (см. доп.: B. longum адаптированы к грудному молоку и расщепляют его сахара).

См. дополнительно:

Антиоксидантные свойства бифидобактерий B. longum

Бифидобактерии B. longum помогают при целиакии

Снижение холестерина бифидобактериями B. longum

B. longum помогают при хронической болезни почек

Бифидобактерии B. longum в лечении СРК с диареей

Роль бифидобактерий в здоровье младенцев 

Перечень ряда генов, исследованных у российского производственного штамма Bifidobacterium longum В 379М: гены, кодирующие пробиотические признаки, такие как утилизация ряда сахаров (ген lacA2, кодирующий бета-галактозидазу, ген ara, кодирующий арабинозидазу, ген galА, кодирующий арабиногалактан эндо-бета-галактозидазу) и синтез бактериоцинов (ген lans, кодирующий лантионин синтетазу). Изучен также мобильный ген tetW устойчивости к антибиотику тетрациклину и семейство генов, ответственных у большинства бактерий за передачу сигналов и адаптацию к стрессовым условиям: серин-треониновых протеинкиназ - СТПК (в геноме штамма B. longum B379M были обнаружены все 6 генов СТПК, характерные для вида B. longum: СТПК участвуют в передаче сигналов у бактерий, вовлечены в процессы роста и деления клетки, образование биопленок); системы токсин-антитоксин MazEF и RelBE типов, а также регуляторы транскрипции - гены белков WhiB семейства [12].

---

Дополнительная сводная информация о потенциальных преимуществах для здоровья от применения Bifidobacterium longum (используются активные ссылки на исследования, которые не входят в список литературы в конце раздела)

Преимущества для здоровья B. longum

Кишечные бифидобактерии B. longum могут улучшить иммунный ответ человека и помочь предотвратить расстройства кишечника. Ранние данные свидетельствуют о том, что данный вид может также подавлять аллергию, снижать уровень холестерина и улучшать здоровье кожи.

Bifidobacterium longum - грамположительный вид палочковидных бактерий, естественным образом присутствующих в желудочно-кишечном тракте человека. Подвид B. longum subsp. Infantis - одна из самых ранних бактерий, которая колонизирует кишечник младенца. B. longum часто добавляют в пищевые продукты в качестве пробиотика с различной пользой для здоровья.

Потенциальная эффективность

Примечание: ранее считавшиеся отдельными видами B. infantis и B. suis были показаны как подвиды B. longum [1].

1) Иммунитет

• B. longum ssp. вызвал анти-полиовирусный ответ в небольшом исследовании из 20 детей [2].
• B. longum ssp. стимулировал иммунный ответ у людей-добровольцев [3].
• B. longum также стимулировал иммунную функцию у 45 пожилых госпитализированных пациентов, получавших вакцину против гриппа [4].
• B. longum ssp. имел сильный иммуномодулирующий эффект в крови, взятой у пожилых пациентов, по сравнению с другими известными коммерческими штаммами [5].

Инфекции

• Добавки B. Longum снизили заболеваемость гриппом и лихорадкой у 27 пожилых людей, которые получили вакцину против гриппа [6].
• У детей, вскармливаемых B. longum, наблюдалась тенденция к уменьшению числа инфекций дыхательных путей [7].
• B. longum защищал мышей от смерти, вызванной пневмонией, путем точной настройки воспалительного ответа и ускорения восстановления легких [8].
• B. longum улучшает симптомы, снижает смертность и подавляет воспаление в нижних дыхательных путях у мышей, зараженных гриппом [9, 10].
• B. longum ssp. ингибировал ротавирусную инфекцию у мышей [11].
• Пероральное введение B. longum защищает мышей от кишечного сепсиса, вызванного P. aeruginosa [12].
• B. longum улучшает выживаемость у мышей, инфицированных SalmonellaTyphimurium [13].
• B. longum ssp. защищает от мышей от сальмонеллы, с помощью Treg-зависимого механизма [14, 15].

Инфекция кандида (Candida)

• B. longum подавляет рост C. albicans и других патогенных бактерий [16].

2) Целиакия

• B. longum ssp. уменьшал желудочно-кишечные симптомы у нелеченных пациентов с целиакией (CD) [17].
• B. longum улучшил состав кишечной микробиоты и иммунные показатели у детей с недавно диагностированной CD [18].
• Пероральное введение B. longum улучшило опосредованные глиадином (глютеном) нарушения отложения и мобилизации железа в печени у крыс с CD [19].
• B. longum ослабляет выработку воспалительных цитокинов и иммунный ответ, опосредованный CD4⁺ T-клетками, и защищает новорожденных крыс от энтеропатии, вызванной глиадином (глютеном) [20].

3) Здоровье кишечника

Кишечная микробиота

• Предполагается, что энтеротоксигенные штаммы Bacteroides fragilis (ETBF) связаны с острой и постоянной диареей, воспалительными заболеваниями кишечника и колоректальным раком. B. longum значительно снижал ETBF у людей [21].
• B. longum модулировал кишечную среду и улучшал общее состояние здоровья пожилых пациентов, получающих энтеральное питание [22].
• Добавление B. longum повышало уровень биотина, продуцируемого Bacteroidescaccae, и увеличивало Eubacteriumrectale, продуцента бутирата, у мышей [23].
• B. longum поддерживал высокий уровень лактобацилл у мышей [24].
• B. longum ssp. модулирует микробиоту кишечника и снижает уровень эндотоксинов у крыс [25].
• B. longum ssp. увеличивал содержание пропионовой, янтарной и масляной кислот у крыс[26].

Воспаление Кишечника

• Администрация B. longum ssp. значительно снижало частоту развития некротизирующего энтероколита (NEC) и связанного с ним воспаления у крыс [27].
• B. longum улучшил колит у мышей [28].
• B. longum ssp. улучшил колит у крыс [26] и мышей, уменьшив Th1- и Th17-реакции [29].

Синдром раздраженного кишечника (СРК)

• B. longum ssp. уменьшил воспаление кишечника и, как было показано, эффективно лечил индивидуальные и глобальные симптомы СРК без побочных эффектов [30].
• B. longum ssp. был эффективен в улучшенииболи в животе / дискомфорта, вздутия живота и затруднения движения кишечника у пациентов с СРК [31].
• B. longum ssp. облегчил многие симптомы СРК в ходе клинического исследования с участием женщин [32].
• B. longum улучшил симптомы язвенного колита у японских пациентов [33].
• B. longum улучшал язвенный колит у мышей [24, 34].
• B. longum снижает висцеральную гиперчувствительность у мышей с СРК [35].
• B. longum ssp. достоверно снижали висцеральное болевое пороговое давление первого болевого поведения и общее количество болевых проявлений у крыс [36, 37].

4) Воспаление

• B. longum ssp. снижает провоспалительные маркеры у пациентов с язвенным колитом, синдромом хронической усталости и псориазом [38].
• B. longum уменьшал воспаление и улучшал симптомы у пациентов с язвенным колитом [39].
• B. longum значительно облегчает воспаление у мышей с подагрой [40].
• B. longum ssp. подавляет выработку провоспалительных цитокинов IL-17 и может быть полезен при лечении Th17-опосредованных заболеваний [41].

5) Аллергия

• Прием йогурта или порошка с добавлением B. longum облегчал субъективные симптомы и влиял на маркеры аллергии в крови у лиц с японским кедровым поллинозом [42, 43, 44]. Носовые симптомы, такие как зуд, ринорея и закупорка, а также симптомы горла, как правило, облегчаются с помощью этого пробиотика [45].
• B. longum ослаблял аллергическое воспаление дыхательных путей [46] и симптомы пищевой аллергии у мышей [47].
• Пероральное введение B. longum подавляло уровень IgE и улучшало соотношение IgG2a/IgG1. Он также увеличивал продукцию Th1-цитокинов и снижал продукцию Th2-цитокинов у мышей [48].
• B. longum уравновешивал ответ Th1 / Th2 и облегчал аллергическое воспаление β-лактоглобулина у мышей [49].
• Колонизация B. longum новорожденных от матери снижает аллергические реакции у мышей [50].

6) Холестерин

• B. longum снижает уровень общего холестерина, особенно у лиц с умеренной гиперхолестеринемией [51].
• Добавление B. longum значительно уменьшало общий холестерин, отложение липидов в печени и размер адипоцитов, а также положительно влияло на функцию печени и почек у гиперхолестеринемических крыс [52].
• Крысы, получавшие обогащенную холестерином диету с добавлением B. longum, имели значительно более низкие триглицериды, ЛПНП, ЛПОНП, и MDA [53, 54].

7) Здоровье кожи

• Экстракт B. longum при нанесении на кожу улучшал параметры воспаления, уменьшал чувствительность кожи, повышал устойчивость кожи к физической и химической агрессии и уменьшал сухость кожи у добровольцев с чувствительной кожей [55].
• B. longum оказывал фотозащитное действие на кожу у мышей [56].

8) Здоровье печени

• B. longum и фруктоолигосахариды (FOS) значительно снижали AST, CRP, HOMA-IR, эндотоксин в крови и стеатоз у пациентов с неалкогольным стеатогепатитом (NASH) [57].
• B. longum и FOS улучшили биохимические показатели и нейропсихологические тесты у пациентов с циррозом и минимальной печеночной энцефалопатией (MHE) [58].

9) Осложнения гемодиализа

• Пероральное введение B. longum снижало уровни фосфата в сыворотке у 15 пациентов, получавших гемодиализ (HD) [59].
• Администрация B. longum снизила сывороточные концентрации индоксилсульфата и P-крезола в небольшом исследовании пациентов с HD [60, 61].
• Кроме того, бифидобактерии продуцируют витамины группы В, в т.ч. фолат, которые могут нормализовать уровень гомоцистеина в сыворотке у пациентов с HD [59].

Ниже приводится краткое изложение существующих исследований на животных и клетках, которые должны направлять дальнейшие исследования.

10) метаболический синдром

B. longum улучшил метаболические показатели у крыс на диете с высоким содержанием жиров. Этот пробиотик также снижает концентрацию метаболического эндотоксина и воспаление кишечника [62].

11) Когнитивная функция

• У мышей, которых кормили B. longum, улучшалось обучение и память [63].

12) Тревога

• B. longum нормализовал тревожное поведение и гиппокампальный нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) у мышей с инфекционным колитом [64].

13) Депрессия

• Депрессия может быть обращена вспять у крыс путем введения B. longum [31].
• Хроническое введение B. longum защищало крыс от депрессивных симптомов, вызванных стрессом от разлучения с матерью [65].

14) Шизофрения

• Ежедневное введение B. longum снижало шизофреническое поведение при выращивании мышей, снижало уровень покоя кортикостерона плазмы и соотношение кинуренина к триптофану [66].

15) Повреждение легких

• Лечение B. longum значительно улучшило повреждение легких после инфекции и сепсиса у мышей. Этот пробиотик также уменьшал воспалительные реакции легких [67].

16) Плотность Костей

• Добавление B. longum облегчало потерю костной ткани и увеличивало параметры костеобразования и плотность костной массы у овариэктомированных крыс [68].

17) Исследование рака

• Диетический B. longum значительно подавлял опухоли толстой кишки, печени и тонкой кишки у самцов крыс. У самок крыс пищевые добавки также подавляли канцерогенез молочной железы [69].
• B. longum ингибирует колоректальные опухоли у мышей [70] и крыс [71].
• Сублимированные культуры B. longum значительно подавляли частоту возникновения и кратность опухолей толстой кишки, а также уменьшали объем опухоли у крыс [72].

Механизмы воздействия!

Различные исследования изучили влияние B. longum на клеточном уровне. Они могут отражать или не отражать механизмы действия пробиотиков B. longum в организме человека; однако они точно могут помочь объяснить некоторые из наблюдаемых эффектов этих пробиотиков в исследованиях на людях.

B. longum при воспалительных состояниях:

• Снижение Th1-связанных цитокинов (T-bet, IL-2 и IFN-γ) и Th17-связанных цитокинов (IL-12p40, RORγt, IL-17A, IL-21 и IL-23) и увеличение Treg-связанных молекул (Foxp3, IL-10 и TGF-β) [29, 73, 40, 41, 3, 27].
• Снижение интерлейкинов IL-1α [39], IL-1β [28, 35, 40], IL-6 [74, 38, 27] и IL-18 [35].
• Снижение экспрессии фактора некроза опухоли альфа (TNF-α) [28, 39, 38, 27].
• Увеличение IL-27 [41].
• Снижение CD80 и CD40 [73], CXCL1 [40, 27], CRP [38], iNOS и антимикробных пептидов Reg3b и Reg3g [27].

B. longum в инфекционных условиях:

• Увеличение активности естественных клеток-киллеров (NK) [4, 6, 9].
• Увеличение сывороточного IgA [4] и снижение продукции IgG2a [13].
• Увеличение IL-2, IL-12 и IL-18 [9].
• Снижение  IL-6 [9, 10] и IL-8 [15].
• Снижение TNF-α [9].
• Как увеличение [8], так и уменьшение IL-10 [15], а также уменьшение [10, 13] и увеличение IFN-γ [9].

B. longum при аллергических состояниях:

• Снижение уровня IgE и улучшение соотношения IgG2a / IgG1 [48, 50, 75, 75, 76].
• Повышенное содержание IgA [77].
• Увеличение продукции Th1-цитокинов и снижение продукции Th2-цитокинов [48].
• Снижение уровня IL-4 [75, 46] и IL-5 [75] [случай, когда IL-5 был повышен: 46].
• Повышен уровень IL-10 [50], IL-12 [76, 76] и TGF-β [50].
• Увеличенный [45, 76] или уменьшенный IFN-γ [46].
• Подавлены MDC и TARC [43].
• Увеличены CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺ Treg-клетки [49].

B. longum при целиакии:

• Снижение уровня  TNF-α [18, 20].
• Повышен NF-κB [20].
• Повышен уровень IL-10 [20].
• Снижение CD3⁺ [18], CD4⁺ и CD4⁺/Foxp3⁺ T-клеток [20] и повышение CD8⁺ T-клеток [20].
• Повышенный уровень MIP-1β [17].

Чтобы избежать побочных эффектов, поговорите со своим врачом о том, могут ли пробиотики на основе B. longum быть подходящими для вас.

---

ВЫЖИВАЕМОСТЬ БИФИДОБАКТЕРИЙ В ПРОЦЕССЕ ХРАНЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ И В СРЕДЕ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА ЧЕЛОВЕКА

Общеизвестно, что бифидобактерии - это анаэробные микроорганизмы, т.е. бактерии, живущие в бескислородной среде. Кроме того, они весьма чувствительны к кислой среде и температурным воздействиям. И наконец, бифидобактерии занимают весьма определенную экологическую нишу в биоценозе кишечника "хозяина". Из перечисления этих свойств бифидобактерии перед практиками молочной промышленности встают три проблемы:

• проблема способности клеток бифидобактерии к выживанию в процессе производства и хранения продуктов, в которые они внесены. Выживание в больших количествах при низких значениях рН кисломолочных продуктов необходимо для попадания жизнеспособных бифидобактерий в организм потребителей;
• проблема выживаемости бифидобактерий по пути к толстому кишечнику, т.е. в кислой среде человеческого желудка и при контакте с солями желчных кислот в верхнем отделе тонкого кишечника. Опять же выживание бифидобактерий необходимо в больших количествах для их положительного воздействия на весь бактериальный пул кишечника;
• проблема приживаемости бифидобактерий-интервентов в толстом кишечнике, где они должны выдержать конкуренцию с "родной" микрофлорой "хозяина" за питание и месторасположение (нишу) в колонии.

Известны исследования, так или иначе разрешающие эти проблемы. Исследовалась, например, выживаемость некоторых видов бифидобактерий в йогурте с низким (4,2) рН. В йогурт вносили приблизительно 10⁷ жизнеспособных клеток в 1 г и определяли их выживаемость при 4-6 °С. Доказано, что B.adolescentis и B.longum выживали хорошо, в то время как клетки B.bifidum и B.breve были неустойчивы к низким значениям рН. Исследования выживаемости культур бифидобактерий в сливочном масле и сметане привели к аналогичным результатам.

Далее определяли транзитную выживаемость бифидобактерий [см.: Clark Р., Cotton L.N. & Martin J.H. Selection of bifidobacteria for use as dietary adjuncts in cultured dairy foods: Il-Tolerance to simulated pH of human stomachs. Cult. Dairy Prod. J. 28 (4):11(1993)]. Понятно, что если клетки не могут пройти неповрежденными через желудок и тонкий кишечник, то не будет достигнут и желаемый пробиотический эффект бифидобактерий. Моделировали кислую среду желудка со значениями рН 1,0, 2,0, 3,0 и наблюдали устойчивость тех видов бифидобактерий, которые лучше всех выживали в йогурте (В. adolescentis, В. longumn В. infantis). Установлено, что клетки В. adolescentis, В. longum и В. infantis достаточно хорошо выживали при рН 2,0-3,0, (но не при рН 1,0) более 1 ч, в то же время даже при рН 1,0 после 3 ч жизнеспособными оставалось только 10²-10³ КОЕ/мл В. longum.

Затем оценивали [см.: Clark P.A. & Martin J.H. Stetction of bifido bacteria for use as dietary adjuncts in cultured dairy foods: Ill-Tolerance to simulated bile concentralions of human small intestines. Cult. Dairy Prod. J. 29 (3):18(1994)] выживаемость этих же бифидобактерий в среде, имитирующей среду тонкого кишечника человека, т.е. приблизительно 10⁷-10⁹ клеток в 1 мл выдерживали в растворе бычьей желчи концентрацией 2 % в течение 12 ч, после чего определяли количество жизнеспособных клеток. Установлено, что клетки B.adolescentis, В. bifidum, В. infantis не выживают при такой концентрации желчи, что является нормой для человека, после 12ч. Количество В. longum, оставаясь неизменным при 2 %-ной концентрации желчи, сокращается при 4 %-ной концентрации с 10⁹ до 10⁷ КОЕ/мл.

На базе приведенных исследований авторы утверждают, что "в настоящее время имеется достаточно информации, позволяющей рекомендовать выбранные культуры B.longum как наиболее вероятный вариант для использования в качестве пищевой добавки в молочных продуктах".

Таким образом, из всего многообразия бифидобактерий только один вид наиболее приспособлен к выживанию в процессе хранения функциональных продуктов и в среде желудочно-кишечного тракта человека.

P.S. Стоит отметить, что пробиотические препараты "Концентрат бифидобактерий жидкий" и "Бификардио" Л содержат биомассу бифидобактерий лонгум. Учитывая тот факт, что в отличие от других бифидосодержащих продуктов (препаратов) указанные биоконцентраты выпускаются с повышенным показателем концентрации - 10¹⁰-10¹² КОЕ/см³, то логично утверждать, что данные пробиотики гарантированно оказывают пробиотическое воздействие в кишечнике, даже если показатель КОЕ/см³ снизится на 1-2 прорядка (как показывают некоторые исследования) при транзите через желудок. Также следует учесть, что pH желудка натощак отличается от pH во время еды, т.е. имеет место кислотонейтрализующее действие пищи (возрастает pH). Все это играет роль в выживаемости бактерий.

Источник: Харитонов В.Д. Лактулоза: назначение и использование Текст./ В.Д. Харитонов, Ю.И. Филатов, Д.С. Мищенко и др. // Молочная промышленность. 2000. - №7. – с. 16-19

---

Бифидобактерии и их роль как представителей кишечной микробиоты человека

Резюме. Представители рода Bifidobacterium являются одними из первых микробов, колонизирующих желудочно-кишечный тракт человека, и, как полагают, оказывают положительное воздействие на здоровье своего хозяина. Благодаря своим предполагаемым целебным свойствам бифидобактерии были включены во многие функциональные продукты питания в качестве активных ингредиентов. Бифидобактерии естественным образом встречаются в ряде экологических ниш, которые прямо или косвенно связаны с желудочно-кишечным трактом животных, таких как ротовая полость человека, кишечник насекомых и сточные воды. Чтобы выжить в этих конкретных экологических нишах, бифидобактерии должны обладать специфической адаптацией, чтобы быть конкурентоспособными. Определение последовательностей генома выявило генетические признаки, которые могут объяснить экологическую пригодность бифидобактерий, такие как метаболические способности, уклонение от адаптивной иммунной системы хозяина и колонизация хозяина через специфические придатки. Однако генетическая модификация имеет решающее значение для полного выяснения механизмов, с помощью которых бифидобактерии проявляют свои адаптивные способности и полезные свойства. В этом обзоре мы приводим обновленную сводку общих характеристик бифидобактерий, уделяя при этом особое внимание метаболическим способностям этого вида.

Введение

В последние 20 лет исследователи сосредоточились на тех членах микробиоты кишечника, которые демонстрируют полезные для здоровья или пробиотические эффекты, такие как защита хозяина от патогенов путем конкурентного исключения (Bernet et al., 1994; Hooper et al. (1999) , модуляция иммунной системы (O'Hara и Shanahan, 2007) и обеспечение питательными веществами посредством расщепления неперевариваемых пищевых углеводов (Roberfroid et al., 1995; Leahy et al., 2005). Кроме того, изменения состава микробиоты желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) были связаны с некоторыми желудочно-кишечными заболеваниями, такими как воспалительное заболевание кишечника (Ott et al. (2004) и некротический энтероколит (De La Cochetiere et al., 2004). Особый интерес был сосредоточен на представителях рода. Bifidobacterium, некоторые из которых были включены в качестве живых компонентов в различные так называемые функциональные продукты питания (Ventura et al., 2004). Bifidobacteria впервые были выделены из фекалий грудных детей в 1899 году Тиссье и с тех пор бифидобактерии были выделены из ряда других экологических ниш, таких как ротовая полость, сточные воды и кишечник насекомых, ЖКТ различных млекопитающих и совсем недавно из водного кефира (Klijn et al., 2005; Вентура и др., 2007; Laureys et al., 2016).

Хотя было хорошо установлено, что бифидобактерии оказывают положительное воздействие на здоровье человека-хозяина, существует явный недостаток знаний о молекулярных механизмах, объясняющих эти пробиотические свойства бифидобактерий (Cronin et al., 2011). Расшифровка целых последовательностей генома может пролить свет на генетическую основу пробиотического действия бифидобактерий или на связанные с этим молекулярные адаптации, которые позволяют этому кишечному комменсалу занять резидентную позицию в своей высококонкурентной экологической нише (Ventura et al., 2014). Хотя значительные усилия по секвенированию геномов бифидобактерий позволили получить очень обширный набор геномных данных, тем не менее эта геномная информация вряд ли была исследована на функциональном уровне из-за отсутствия инструментов, позволяющих сделать бифидобактерии генетически доступными (Serafini et al., 2012).

Общие характеристики бифидобактериальных геномов

Со времени публикации первого бифидобактериального генома в 2002 году наблюдается устойчивый рост числа общедоступных последовательностей бифидобактериального генома (Lee et al., 2008). База данных NCBI в настоящее время (апрель 2016 г.) содержит 254 общедоступных последовательностей геномов бифидобактерий, из которых шестьдесят одна представляет полные последовательности геномов (Таблица 1, источник; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=1678NCBI, апрель 2016 г.) Три или более полных последовательностей генома доступны для определенных видов бифидобактерий, таких как B. adolescentis, B. animalis, B. breve, B. bifidum, B. longum, и B. angulatum (Таблица 1).

Таблица 1. Сводка всех полностью секвенированных бифидобактериальных геномов.

Микроорганизм	Размер Генома (Мб)	Число генов	Содерж.G+C (%)	тРНК	рРНК	Генбанк
B.actinocoloniiforme DSM 22766	1.83	1502	62.7	47	6	CP011786.1
B.adolescentis ATCC 15703	2.09	1721	59.2	54	16	AP009256.1
B.adolescentis 22L	2.2	1798	59.3	54	13	CP007443.1
B.adolescentis BBMN23	2.17	1812	59.3	55	13	CP010437.1
B.angulatum DSM20098	2.02	1615	59.4	53	12	AP012322.1
B.angulatum GT102	2.06	1651	59.3	53	3	CP014241.1
B.animalis subsp. lactis AD011	1.93	1615	60.5	52	7	CP001213.1
B.animalis subsp. lactis BI-04	1.94	1608	60.5	52	12	CP001515.1
B.animalis subsp. lactis DSM10140	1.94	1607	60.5	51	12	CP001606.1
B.animalis subsp. lactis BB-12	1.94	1611	60.5	52	12	CP001853.1
B.animalis subsp. lactis V9	1.94	1610	60.5	52	12	CP001892.1
B.animalis subsp. lactis CNCM I-2494	1.94	1611	60.5	52	12	CP002915.1
B.animalis subsp. lactis BLC1	1.94	1608	60.5	52	12	CP003039.2
B.animalis subsp. animalis ATCC25527	1.93	1583	60.5	52	11	CP002567.1
B.animalis subsp. lactis B420	1.94	1610	60.5	52	12	CP003497.1
B.animalis subsp. lactis Bi-07	1.94	1608	60.5	52	12	CP003498.1
B.animalis subsp. lactis BI12	1.94	1608	60.5	52	12	CP004053.1
B.animalis subsp. lactis ATCC27673	1.96	1624	60.6	52	12	CP003941.1
B.animalis RH	1.93	1606	60.5	52	8	CP007755.1
B.animalis subsp. lactis KLDS2.0603	1.95	1610	60.5	52	15	CP007522.1
B.animalis A6	1.96	1623	60.5	52	16	CP010433.1
B.animalis subsp. lactis BF052	1.94	1608	60.5	52	12	CP009045.1
B.asteroides PRL2011	2.17	1727	60.1	45	6	CP003325.1
B.bifidum PRL2010	2.21	1791	62.7	52	9	CP001840.1
B.bifidum S17	2.19	1819	62.8	53	9	CP002220.1
B.bifidum BGN4	2.22	1832	62.6	52	9	CP001361.1
B.bifidum ATCC29521	2.21	1838	62.7	54	6	AP012323.1
B.bifidum BF3	2.21	1813	62.6	52	9	CP010412.1
B.breve UCC2003	2.42	2049	58.7	54	6	CP000303.1
B.breve ACS-071-V-Sch8b	2.33	1956	58.7	53	9	CP002743.1
B.breve 12L	2.24	1883	58.9	52	6	CP006711.1
B.breve JCM7017	2.29	1916	58.7	54	6	CP006712.1
B.breve JCM7019	2.36	2045	58.6	56	6	CP006713.1
B.breve NCFB2258	2.32	1946	58.7	53	6	CP006714.1
B.breve 689b	2.33	1970	58.7	53	6	CP006715.1
B.breve S27	2.29	1926	58.7	53	9	CP006716.1
B.breve DSM20213	2.27	1973	58.9	53	6	AP012324.1
B.breve BR3	2.42	2232	59.1	54	9	CP010413.1
B.catenulatim DSM16992	2.08	1717	56.2	55	16	AP012325.1
B.coryneforme LMG18911	1.76	1423	60.5	46	9	CP007287.1
B.dentium Bd1	2.64	2177	58.5	56	13	CP001750.1
B.dentium JCM1195	2.64	2177	58.5	56	13	AP012326.1
B.indicum LMG11587	1.73	1403	60.5	47	9	CP006018.1
B.kashiwanohense PV20-2	2.37	2007	56.1	58	16	CP007456.1
B.kashiwanohense JCM15439	2.34	1965	56.3	54	16	AP012327.1
B.longum NCC2705	2.26	1797	60.1	57	12	AE014295.3
B.longum DJO10A	2.38	1998	60.1	58	12	CP000605.1
B.longum subsp. infantis ATCC15697	2.83	2594	59.9	79	12	CP001095.1
B.longum subsp. longum JDM301	2.48	2062	59.8	55	9	CP002010.1
B.longum subsp. longum BBMN68	2.27	1873	59.9	54	9	CP002286.1
B.longum subsp. longum JCM1217	2.39	2001	60.3	73	12	AP010888.1
B.longum subsp. infantis 157F	2.4	2044	60.1	59	12	AP010890.1
B.longum subsp. longum KACC91563	2.39	1979	59.8	56	9	CP002794.1
B.longum BXY01	2.48	2065	59.8	55	9	CP008885.1
B.longum subsp. longum GT15	2.34	1947	60	56	14	CP006741.1
B.longum 105-A	2.29	1874	60.1	56	12	AP014658.1
B.longum subsp. infantis BT1	2.58	2399	59.4	56	9	CP010411.1
B.longum BG7	2.45	2116	60	57	9	CP010453.1
B.longum subsp. longum NCIMB8809	2.34	1959	60.1	56	9	CP011964.1
B.longum subsp. longum CCUG30698	2.45	2106	60.2	57	6	CP011965.1
B.pseudocatenulatum DSM20438	2.31	1864	56.4	54	19	AP014658.1
B.pseudolongum PV8-2	2.03	1704	63.3	53	12	CP007457.1
B.scardovii JCM12489	3.16	2418	64.6	56	9	AP012331.1

Средний размер бифидобактериального генома составляет 2,2 Мб (мегабаз), хотя существует значительный разброс по размеру, например, B. indicum LMG11587 содержит геном размером 1,73 Мб, тогда как B. scardovii JCM12489 обладает геном длиной 3,16 Мб. Бифидобактериальные геномы обычно кодируют 52–58 генов тРНК на геном, хотя есть исключения, например, геном B. longum subsp. Infantis ATCC15697 включает 79 генов, кодирующих тРНК. Количество оперонов рРНК в бифидобактериальных геномах обычно колеблется от двух до пяти, и было высказано предположение, что количество оперонов рРНК, присутствующих в геноме, коррелирует с адаптацией конкретного вида к условиям окружающей среды (Klappenbach et al., 2000) , Содержание G + C в полных бифидобактериальных геномах колеблется от 59,2% (B. adolescentis) до 64,6% (B. scardovii), в то время как среднее количество генов, содержащихся в бифидобактериальном геноме, составляет 1825 (Таблица 1). Три вида B. indicum, B. coryneforme и B. animalis обладают наименьшим количеством генов, что соответствует их небольшому размеру (Lee et al., 2008; Ventura et al., 2014).

Воздействие на здоровье и болезни

Для адаптации и выживания в ЖКТ человека эволюционировало разнообразное микробное сообщество, которое обычно называют кишечной микробиотой (Guarner and Malagelada, 2003). Толстый кишечник может содержать до 1012 бактериальных клеток / г просветного содержимого, что делает его наиболее густонаселенным участком желудочно-кишечного тракта (Simon and Gorbach, 1984). Члены кишечной микробиоты взаимодействуют со своим (человеческим) хозяином различными способами, тем самым делая их безвредными комменсалами, условно-патогенными микроорганизмами или способствующими здоровью или пробиотическими микроорганизмами (Guarner and Malagelada, 2003). Пробиотики определяются как " живые микроорганизмы, которые при введении в достаточном количестве оказывают благоприятное воздействие на здоровье хозяина” (FAO/WHO, 2001; Hill et al., 2014), и исследования в области деятельности предполагаемых здоровьесберегающих бактерий значительно возросли за последние 20 лет (Leahy et al., 2005). Пробиотические агенты были исследованы во многих клинических и модельных исследованиях на животных; однако мы обобщим лишь ограниченное число исследований, которые конкретно касаются бифидобактерий. Бифидобактерии были коммерчески использованы в качестве пробиотических агентов из-за их сопутствующей пользы для здоровья и статуса GRAS (общепризнанного как безопасный) (Picard et al., 2005).

Бифидобактерии и колоректальный рак

В нескольких исследованиях был изучен потенциал бифидобактерий для профилактики и / или лечения колоректального рака. Большинство исследований основывают свои выводы на мышиных моделях, и результаты показывают, что комбинация пребиотиков и бифидобактерий может уменьшить появление канцерогенных раковых клеток у мышей (Sekine et al., 1985; Rowland et al., 1998; Rafter et al., 2007; Le Leu et al., 2010). Например, было показано, что B. animalis проявляет антимутагенную активность во время роста в бульоне MRS, тем самым антагонизируя действие канцерогена 2-амино-3-метилимидазо [4, 5-f] хинолона (Tavan et al., 2002). Было также продемонстрировано в условиях in vivo и in vitro, что штамм B. longum и B. breve обеспечивают защиту ДНК от индуцированного повреждения канцерогенами и ингибируют генотоксический эффект двух различных канцерогенов при испытании на модели крыс (Pool-Zobel et al., 1996).

См. дополнительно: Бифидобактерии могут быть эффективными в предотвращении колоректального рака

Бифидобактерии и диарея

Сообщалось также об использовании бифидобактерий для лечения различных желудочно-кишечных расстройств. Например, успешное лечение диареи после введения B. longum subsp. infantis CECT 7210 и B. breve K-110 было обусловлено ингибированием ротавируса, который является преобладающей причиной спорадической диареи у младенцев (Bae et al., 2002; Chenoll et al., 2015). Другой пример связан с двойным слепым исследованием, изучающим, может ли пероральное лечение коммерческой пробиотической формулой, содержащей B. bifidum и Streptococcus thermophiles, уменьшить ассоциированную с антибиотиками диарею у младенцев. Это исследование показало, что наблюдалось значительное снижение частоты возникновения диареи у тех младенцев, которых кормили добавленной пробиотической формулой (Corrêa et al., 2005).

Бифидобактерии и некротизирующий энтерколит

В недавнем исследовании сообщалось о более низкой частоте некротизирующего энтероколита у недоношенных новорожденных после рутинного введения B. breve M-16V (Patole et al., 2016). Показано, что введение B. breve M-16V в сочетании с грудным вскармливанием ассоциируется с более низкой частотой некротизирующего энтероколита у новорожденных, родившихся до 34 недель беременности, и, хотя это не является статистически значимым, более низкая частота этого заболевания отмечалась у новорожденных, родившихся в возрасте беременности менее 28 недель (Patole et al., 2016).

См. дополнительно: Живые пробиотические бактерии защищают недоношенных детей от некроза и сепсиса (о B. longum и др.)

Бифидобактерии и воспалительные заболевания кишечника

Несмотря на то, что точный механизм действия не изучен, сообщалось о снижении симптомов воспалительных заболеваний кишечника после лечения пробиотическими штаммами (Venturi et al., 1999). Пациентам, страдающим язвенным колитом, был назначен пробиотический препарат, включающий три штамма бифидобактерий, четыре штамма лактобацилл и один штамм S. thermophilus. Пятнадцать из 20 пациентов оставались в ремиссии на протяжении всего исследования, что позволяет предположить, что введение этого бактериального коктейля полезно для поддержания ремиссии язвенного колита (Venturi et al., 1999; Gionchetti et al., 2000).

Бифидобактерии и регулярность толстой кишки

В ряде исследований сообщалось об улучшении регулярности толстой кишки после приема кисломолочных продуктов, содержащих B. animalis (Marteau et al., 2002; Guyonnet et al., 2007; Meance et al., 2011). Два исследования связывают введение определенных штаммов бифидобактерий с уменьшением запора (Kumemura et al., 1992; Kleessen et al., 1997). Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить точный механизм действия бифидобактерий при профилактике и лечении запоров (Leahy et al., 2005).

Бифидобактерии и конкурентное исключение

Также сообщалось, что бифидобактерии предотвращают желудочно-кишечные инфекции путем конкурентного исключения патогенов на основе общих сайтов связывания на эпителиальных клетках (Duffy et al., 1994a, b; Perdigon et al., 1995; Picard et al., 2005; Gueimonde et al. , 2007). Было показано, что введение высоких уровней бифидобактерий снижает жизнеспособное количество Clostridium perfringens, известного производителя нежелательных токсинов (Tanaka et al., 1983).

Бифидобактерии и функциональные продукты

Включение микроорганизмов в рацион человека происходит уже тысячи лет (Leahy et al., 2005). На протяжении всей истории самой распространенной формой введения микроорганизмов были ферментированные молочные продукты, и это все еще имеет место сегодня (Leahy et al., 2005). Некоторые молочнокислые бактерии, в частности некоторые представители рода Lactobacillus и представители рода Bifidobacterium, составляют подавляющее большинство функциональных ингредиентов, присутствующих в коммерчески доступных пробиотических пищевых продуктах (Salminen and Wright, 1998; Ouwehand et al., 2002). Пребиотики были определены как «селективно ферментированные ингредиенты, которые допускают специфические изменения как в составе, так и / или в активности желудочно-кишечной микрофлоры, которые приносят пользу благополучию и здоровью хозяина» (Hijova et al., 2009). Это определение пересматривалось несколько раз с тех пор, как оно было впервые введено в 1995 году, хотя эти альтернативные определения согласуются с тем, что пребиотики должны быть «специфическими» или «селективными» (Gibson and Roberfroid, 1995; Roberfroid et al., 2010; Rastall и Gibson, 2015). В недавнем обзоре определение пребиотиков было пересмотрено и предложено следующим образом: «пребиотик представляет собой неперевариваемое соединение, которое посредством метаболизма микроорганизмами в кишечнике модулирует состав и / или активность микробиоты кишечника, таким образом, обеспечивая полезное физиологическое воздействие на хозяина» (Bindels et al., 2015).

Вновь предложенное определение отходит от требования "специфического эффекта “и выдвигает аргументы о том, что: (I) наши знания не позволяют надежно дифференцировать полезных и вредных членов микробиоты, (II) разнообразное сообщество имеет важное значение для гомеостаза кишечника и физиологии хозяина, (III) метаболические преимущества, приписываемые пребиотикам, не требуют” селективного" брожения, и (iv) общесоциальные молекулярные подходы показали, что установленные пребиотики не так специфичны, как предполагалось ранее (Bindels et al., 2015).

Одним из результатов ферментации пребиотиков кишечной микробиотой является производство короткоцепочечных жирных кислот (SCFAs), таких как ацетат, бутират и пропионат (Broekaert et al., 2011). Продукция SCFA в ЖКТ приводит к снижению рН, улучшению доступности кальция и магния, а также ингибированию потенциально патогенных бактерий (Teitelbaum and Walker, 2002; Wong et al., 2006). Как бифидобактерии, так и лактобациллы продуцируют ацетат (и лактат), тем самым способствуя опосредованному SCFA-воздействию пребиотиков на здоровье, хотя эти два микроорганизма не продуцируют бутират и/или пропионат (Fukuda et al., 2011; Bindels et al., 2015). Последние SCFAs продуцируются представителями типа Bacteroides и кластерами XIVa и IV Clostridium (Louis et al., 2010; Reichardt et al., 2014; Bindels et al., 2015). Кроме того, недавнее исследование показало, что ацетат, производимый В. longum NCC2705 действует как необходимый ко-субстрат для производства и роста бутирата Eubacterium rectale ATCC 33656 (Rivière et al., 2015).

Неперевариваемые олигосахариды (NDOs), обычно полученные из сложных углеводов или ферментативно полученные из дисахаридов, представляют собой группу гликанов, которые включают различные пребиотики (Grootaert et al., 2007). Примерами этого являются фруктоолигосахариды (FOS) и галактоолигосахариды (GOS), которые являются одними из наиболее хорошо документированных и наиболее часто используемых пребиотиков на европейском и японском рынках (Grootaert et al., 2007). Пребиотические эффекты FOS, GOS, инулина и лактулозы были тщательно оценены в исследованиях на людях, и многие исследования показывают, что эти углеводы являются селективными за счет увеличения числа бифидобактерий и уменьшения числа кишечной палочки и энтерококков (Menne et al., 2000; Kolida et al., 2002; Bosscher et al., 2006; Kapiki et al., 2007; Davis et al., 2010; Veereman-Wauters et al., 2011; Walton et al., 2012).

Из-за заявленного пребиотического действия арабиноксилана (AX) и его производных арабиноксилоолигосахаридов (AXOS) и ксилоолигосахаридов (XOS), эти углеводы в последнее время вызывают растущий научный интерес (Broekaert et al., 2011). Бифидогенный эффект AX был подтвержден в ряде исследований in vitro (Van Laere et al., 2000; Crittenden et al., 2002), в то время как способность бифидобактерий метаболизировать XOS и AXOS в чистой культуре также была продемонстрирована ( Jaskari et al., 1998; Van Laere et al., 2000; Crittenden et al., 2002; Palframan et al., 2003; Moura et al., 2007). Потребление AXOS среди членов, представляющих одиннадцать различных видов бифидобактерий, предполагает, что метаболизм AXOS зависит от штамма и довольно сложен (Riviere et al., 2014). В этом исследовании было выявлено пять различных кластеров использования AXOS на основе анализа основных компонентов различных моделей потребления заместителя арабинозы и / или ксилозы. Первый и самый большой кластер (кластер I) состоял из 15 различных штаммов, представляющих семь разных видов (B. adolescentis, B. angulatum, B. bifidum, B. breve, B. dentium, B. longum и B. thermophilum). Штаммы в этом кластере были неспособны использовать замены или ксилановый каркас AXOS, хотя некоторые штаммы были способны использовать моносахариды ксилозу и арабинозу. Кластер II состоял из восьми штаммов B. longum, которые не могли использовать ксилановую основу, но были способны использовать замены арабинозы на AXOS (как моно- и дизамещенные), так и моносахариды арабинозы и ксилозы. Члены третьего кластера (кластер III), включающие 10 штаммов, представляющих шесть различных видов (B. adolescentis, B. angulatum, B. longum, B. animalis, B. gallicum и B. pseudolongum), как показано, метаболизируют ксилановую основу AXOS, хотя только до ксилотетраозы, при этом не вызывая или ограничивая использование замен AXOS. Кластер IV содержит два штамма B. longum, которые обладают способностью полностью использовать AXOS, тогда как было показано, что единственный член кластера V, B. catenulatum LMG 11043, демонстрирует неприоритетную деградацию XOS и широкий паттерн деградации замен арабинозы ( Riviere et al., 2014). Исследование, изучающее ферментацию in vitro AX (AX-W), полученного из пшеницы, фекальной микробиотой человека, показало, что ферментация AX-W была связана с пролиферацией бифидобактерий, лактобацилл и эубактерий (Hughes et al., 2007).

Несколько исследований in vivo также подтвердили бифидогенный эффект AX. Исследование in vivo на гуманизированных крысах показало, что длинноцепочечный AX специфически стимулирует численность нескольких различных видов бактерий в слепой кишке (относительная численность бифидобактерий в слепой кишке контрольной группы составила 0,03 ± 0,01% по сравнению с 2,81 ± 1,46% в группе, которые получали AX с длинной цепью; Van Den Abbeele et al., 2011). Результаты этого последнего исследования были подтверждены недавним исследованием, в котором было обнаружено присутствие двух разных видов B. longum во время ферментации длинноцепочечного AX на модели проксимального отдела толстой кишки in vitro (Truchado et al., 2015). Другое исследование in vivo показало, что когда мышей с ожирением (на диете с высоким содержанием жиров) вводили диету с добавлением AX, наблюдалось значительное увеличение числа бифидобактерий слепой кишки (Neyrinck et al., 2011). Наряду с этим увеличением числа бифидобактерий слепой кишки, добавление AX восстанавливало (некоторые из) вызванные диетой с высоким содержанием жиров изменения микробного сообщества.

Синбиотики представляют собой смеси одного или нескольких пробиотиков в сочетании с одним или несколькими пребиотиками (Patel and Dupont, 2015). Многочисленные исследования in vivo были проведены с целью изучения эффективности синбиотиков на основе бифидобактерий в лечении желудочно-кишечных заболеваний и состояний. В одном из таких исследований изучался синбиотический эффект B. animalis subsp. lactis B94 в сочетании с инулином при острой инфекционной диарее у детей. Пациентам вводили синбиотический агент один раз в день в течение пяти дней, а стул исследовали на наличие инфекционных агентов, таких как ротавирус, сальмонелла, шигелла, кампилобактер, криптоспоридий, аденовирус, Entamoeba histolytica и Clostridium difficile. Через 3 дня после введения для группы с синбиотиками было отмечено заметное снижение количества диареи в стуле по сравнению с контрольной группой, особенно для пациентов с ротавирусной инфекцией (Islek et al., 2014). Клиническое исследование изучило влияние потребления синбиотика на симптомы болезни Крона (Steed et al., 2010). Синбиотик, состоящий из B. longum, инулина и олигофруктозы, потреблялся пациентами два раза в день в течение 6-месячного периода, и сообщалось о значительном улучшении клинических результатов, включая снижение некоторых показателей активности болезни Крона (Steed et al., 2010). В качестве третьего примера, положительный эффект штамма B. breve плюс синбиотика GOS был исследован в отношении язвенного колита. Штамм бифидобактерий потребляли три раза в день, тогда как GOS потребляли один раз в день в течение 1 года. Клиническое состояние группы лечения значительно улучшилось, например, отмечено значительное улучшение показателей колоноскопии и значительное снижение маркеров воспаления. Кроме того, хотя не было отмечено значительного изменения числа бифидобактерий для тех, кто потребляет симбиотик, было отмечено снижение количества фекалий Bacteriodaceae и снижение pH фекалий (Ishikawa et al., 2011).

Бифидобактериальный углеводный обмен

Геном человека, по прогнозам, кодирует только восемь гликозил-гидролаз (GHs), которые напрямую связаны с усвоением углеводов. Поэтому многие сложные пищевые углеводы остаются непереваренными и попадают в толстую кишку, где они могут разлагаться членами микробиоты (El Kaoutari et al., 2013).

Человеческий ЖКТ является домом для сложного микробного сообщества, которое включает примерно в 100 раз больше генов, чем число генов, присутствующих в геноме хозяина (Backhed et al., 2005). Колонизация желудочно-кишечного тракта человека, которая, как полагают, происходит сразу после рождения, зависит от различных факторов, таких как метод родов (например, вагинальный или кесарево сечение), тип кормления (грудное или искусственное вскармливание), воздействие антибиотиков, частота и характер заболеваний и гигиенических условий (Fanaro et al., 2003). Бифидобактерии преобладают в общей популяции кишечных бактерий у здоровых детей, вскармливаемых грудью (Harmsen et al., 2000; Favier et al., 2002; Leahy et al., 2005), хотя это преобладание уменьшается после отлучения от груди (Ventura et al., 2004). В течение взрослой жизни популяция бифидобактерий стабилизируется и составляет 3–6% от общей популяции кишечных микробов, тогда как у пожилых (> 65 лет) число бифидобактерий обычно снижается с возрастом (Hopkins et al., 2001; Satokari et al., 2003).

Обилие и состав кишечной микробиоты зависит (среди прочего) от рациона ее хозяина, и члены микробиоты выработали эффективные механизмы для использования доступных питательных веществ (Vaughan et al., 2005; Ju-Hoon and O'Sullivan, 2010). Легкоусвояемые и простые сахара, такие как лактоза и сахароза, метаболизируются в верхней части кишечника хозяином и бактериями, такими как лактобациллы, распространенными обитателями верхней части ЖКТ (Ganong, 2005; Vaughan et al., 2005). В нижних отделах кишечника метаболизируются разнообразные неперевариваемые углеводы, включая сложные полисахариды растительного происхождения (например, пектин, камедь, гемицеллюлоза и ксиланы), углеводы хозяина (такие как муцин и гликосфинголипиды) и внеклеточные полисахариды, которые вырабатываются членами кишечной микробиоты (Hooper et al., 2002; Korakli et al., 2002; Pokusaeva et al., 2011а). Поэтому неудивительно, что в среднем более 12% аннотированных открытых рамок считывания в бифидобактериальных геномах, по прогнозам, кодируют ферменты, участвующие в углеводном обмене (Milani et al., 2014). На самом деле недавнее исследование, проведенное на геномных последовательностях каждого из 47 подвидов штаммов бифидобактерий, показало, что 5,5% основных геномных кодирующих последовательностей (BifCOGs) связаны с углеводным обменом (Milani et al., 2015).

Предполагается, что бифидобактерии, присутствующие в кишечнике младенца, метаболизируют олигосахариды человеческого молока (НМОs) и геномы B. bifidum и B. longum subsp. infantis действительно приспособлены к метаболизму НМОs (Sela et al., 2008; Duranti et al., 2015). Однако другие бифидобактериальные виды, такие как B. breve и B. longum subsp. longum также обычно присутствует в кишечнике младенца. Хотя они не кодируют тот же самый НМО-катаболический арсенал, обнаруженный в B. bifidum и B. longum subsp. infantis, они могут разлагать определенные НМОs и также могут поглощать углеводы, которые высвобождаются другими (бифидо)бактериями (Egan et al., 2014а; Chaplin et al., 2015). После отлучения от груди состав бифидобактериальной популяции изменяется в сторону видов, способных адаптироваться к метаболизму растительных сахаров. Например, B. longum subsp. longum и B. adolescentis могут использовать такие пищевые углеводы, в то время как B. bifidum может сместить свои НМО-метаболические способности в сторону деградации муцина (Schell et al., 2002; Turroni et al., 2010; Sela, 2011; Duranti et al., 2014; Egan et al., 2014а).

Прогнозирование количества полных путей, используемых бифидобактериями для расщепления простых и сложных сахаров, было выполнено. Вид B. biavatti указывает наибольшее количество путей (14 полных путей), тогда как представители видов B. bombi, B. crudilactis, B. longum subsp. infantis, B.imum и B. ruminantium, указывают только девять полных путей (Milani et al., 2015). У бифидобактерий отсутствует ряд ключевых ферментов, участвующих в гликолизе, т.е. в пути Эмбдена-Мейергофа-Парнаса (EMP), вместо этого бифидобактерии метаболизируют гексозные сахара через метаболический путь, называемый «бифидобактериальный шунт», который сосредоточен вокруг ключевого фермента, фруктозо-6-фосфокетолазы (ЕС 4.1.2.2) (Рисунок (Рис. 1;1; De Vries and Stouthamer, 1967; De Vuyst et al., 2014). Кроме того, действие дополнительных ферментов позволяет направлять различные источники углерода (в том числе пентозные сахара) через этот путь (Pokusaeva et al., 2011a). Ферментация через бифидошунт является весьма выгодной для бифидобактерий, поскольку этот путь позволяет производить больше энергии из углеводов по сравнению с той, которая вырабатывается ферментативным путем EMP (Salminen and Wright, 1998; Palframan et al., 2003). Теоретически бифидный шунт дает 2,5 моль АТФ на каждый 1 моль ферментированной глюкозы, а также 1,5 моль ацетата и 1 моль лактата (Palframan et al., 2003). Однако на соотношение ацетата к лактату могут влиять конкретные сбраживаемые углеводы, а также исследуемая фаза роста и бифидобактериальные виды (Palframan et al., 2003). Кроме того, было показано, что быстрое потребление источника энергии приводит к образованию большого количества лактата и небольшого количества ацетата, этанола и формиата, тогда как меньшее количество лактата вырабатывается вместе с увеличением производства ацетата, формиата и этанола, когда источник энергии потребляется с низкой скоростью (рис. 1;1; Van Der Meulen et al., 2004, 2006a, b; Falony et al., 2009).

Рисунок 1. Схематическое изображение деградации углеводов через «бифидобезопасный шунт» у бифидобактерий. Сокращения: AckA, ацетаткиназа; Adh2, альдегид-алкогольдегидрогеназа 2; Aga, α-галактозидаза; Agl, α-глюкозидаза; AraA, изомераза L-арабинозы; AraB, рибулокиназа; AraD, L-рибулозо-5-фосфат-4-эпимераза; Bgl, β-глюкозидаза; Eno, енолаза; GalE1, UDP-глюкозо-4-эпимераза; GalK, галактокиназа; GalM, галактоза мутаротаза; GAPDH, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа; GlkA, глюкокиназа; Gnt, 6-фосфоглюконатдегидрогеназа; Gpi, глюкозо-6-фосфат-изомераза; Gpm, фосфоглицерат мутаза; FrK, фруктокиназа; F6PPK, фруктоза-6-фосфатфокетолаза; FucI, L-фукозоизомераза; FucK, L-фукулокиназа; FucA, L-фукулазофосфат альдолаза; FucO, лактальдегидредуктаза; Ldh2, лактатдегидрогеназа; LNBP, лакто-N-биозная фосфорилаза; Pgk, фосфоглицераткиназа; Pgm, фосфоглюкомутаза; Pfl, формиат ацетилтрансфераза; Pyk, пируваткиназа; Rk, рибокиназа; R5PI, рибоза-5-фосфат-изомераза; R5PE, рибулозо-5-фосфат-эпимераза; Tal, трансальдолаза; Tkt, транскетолаза; TpiA, трисефосфат-изомераза; UgpA, UTP-глюкозо-1-фосфат-уридилилтрансфераза; XPPKT, ксилулоза-5-фосфат / фруктоза-6-фосфат фосфокетолаза; XylA, ксилозоизомераза; XylB, ксилулозакиназа; Zwf2, глюкозо-6-фосфат-1-дегидрогеназа; Pi, фосфат (по данным предыдущего обзора Pokusaeva et al., 2011a).

---

Стратегии поглощения углеводов бифидобактериями

Бифидобактерии усваивают углеводы с помощью АТФ-зависимых АВС-транспортеров, протонных симпортеров или систем фосфоенолпируват-фосфотрансферазы (PEP-PTS) (Turroni et al., 2012). ABC-транспортеры связывают гидролиз АТФ с эффективной интернализацией сахаров и, по-видимому, представляют основные системы транспорта углеводов для бифидобактерий (Ventura et al., 2007; Davidson et al., 2008; Jojima et al., 2010). Системы PEP-PTS обеспечивают сопутствующий транспорт и фосфорилирование углеводов, а также могут участвовать в регуляции различных метаболических путей (Postma et al., 1993). PTS-компонент системы участвует в интернализации и сопутствующем фосфорилировании углеводов, тогда как PEP действует как (непрямой) донор фосфата для углеводов-реципиентов (Ventura et al., 2007). Эти системы обнаружены во многих бактериях и также были идентифицированы в большинстве, но не во всех, бифидобактериальных геномах (Postma et al., 1993; Pokusaeva et al., 2011a). Действие системы PEP-PTS было продемонстрировано экспериментально на бифидобактериях, в результате чего было обнаружено, что система PEP-PTS из B. breve UCC2003 участвует в интернализации глюкозы (Degnan and Macfarlane, 1993). С тех пор ряд систем PEP-PTS был идентифицирован и исследован у других видов бифидобактерий (Lorca et al., 2007; Parche et al., 2007; Barrangou et al., 2009; Turroni et al., 2012; O'Connell Motherway et al., 2013).

Геномы B. longum subsp. longum DJO10A и NCC2705, по прогнозам, представляют 10 и 13 различных ABC-транспортеров, соответственно, ответственных за поглощение углеводов, при этом каждый из них кодирует только одну глюкозо-специфическую систему PEP-PTS (Lorca et al., 2007; Parche et al. ., 2007). Анализ последовательности генома B. bifidum PRL2010 показал, что этот штамм кодирует два ABC-транспортера, четыре системы PEP-PTS и четыре вторичных транспортера, которые, как ожидается, будут транспортировать моно- и дисахариды (Turroni et al., 2012). Транскрипционный анализ показал, что один ABC-транспортер и две системы PEP-PTS связаны с интернализацией продуктов разложения гликанов, происходящих из хозяина, в частности тех, которые обнаружены в муцине. Было обнаружено, что ABC-транспортеры, идентифицированные в B. bifidum PRL2010, связаны с поглощением моносахаридов, таких как глюкоза, рибоза, фруктоза и галактоза, или дисахаридов, таких как тураноза (Turroni et al., 2012). Как и B. bifidum PRL2010, B. breve UCC2003 также, по прогнозам, кодирует четыре системы PEP-PTS, и было экспериментально показано, что одна система в B. breve UCC2003 является индуцируемой фруктозой системой поглощения фруктозы / глюкозы (O'Connell Motherway et al. al., 2013). Однако в B. breve UCC2003 обычно используются транспортеры ABC-типа для поглощения углеводов (Pokusaeva et al., 2011a, O'Connell Motherway и др., 2013; Egan et al., 2014b). Напротив, штамм B. animalis subsp. lactis B1-04 не обладает какой-либо системой PEP-PTS и кодирует только две копии АТФ-связывающего белка, связанного с интернализацией углеводов (Barrangou et al., 2009). Такое низкое количество систем поглощения углеводов может быть отражением распада генома из-за коммерческой эксплуатации B. animalis subsp. lactis, для чего он широко культивируется в питательных средах (Lee et al., 2008).

Бифидобактериальные гликозилгидролазы

Углеводы могут быть модифицированы рядом различных ферментов, включая гексозил- и фосфотрансферазы, гидролазы и изомеризы (Pokusaeva et al., 2011a). В присутствии воды гликозилгидролазы (GHs) гидролизуют гликозидную связь между двумя или более сахарами или, альтернативно, между углеводной и неуглеводной частью (Pokusaeva et al., 2011a). GHs присваивается комиссия по ферменту или EC-номер EC 3.2.1x, причем первые три числа указывают, что эти конкретные ферменты расщепляют гликозильные связи, причем назначение окончательного числа основывается на целевом субстрате или механизме действия, отображаемом ферментом. Члены одного GH-семейства могут не только демонстрировать различную субстратную специфичность, но также могут проявлять другой способ действия (Van Den Broek et al., 2008). Классификация GHs может быть найдена в http://www.cazy.org/Glycoside-Hydrolases.html (Lombard et al., 2014). Для бифидобактерий GHs являются наиболее распространенной группой углевод-модифицирующих ферментов, и с момента публикации первого бифидобактериального генома появилась дополнительная информация об этих GHs (Van Den Broek et al., 2008).

По-видимому, ни один из углевод-активных ферментов GHs, кодируемых человеческим геномом, не участвует в расщеплении FOS, GOS, XOS, инулина или арабиноксилана (Guarner and Malagelada, 2003; El Kaoutari et al., 2013). В недавнем исследовании было исследовано распределение различных углеводно-активных ферментов среди 177 бактериальных геномов микробиома человека, включая геномы 12 членов типа Actinobacteria, половина из которых была бифидобактериями (El Kaoutari et al., 2013). Полисахаридные лиазы и GHs составляют 59% всех идентифицированных углевод-активных ферментов. Из этих наблюдений можно сказать, что микробиота обеспечивает метаболическую активность, которая компенсирует недостаток GHs, кодируемых геномом человека (El Kaoutari et al., 2013).

Согласно существующим GH-классификациям, B. scardovii и B. indicum LMG11587, по прогнозам, кодируют самое высокое (126 GHs) и самое низкое количество GH (25 GHs), соответственно, среди секвенированных в настоящее время бифидобактериальных геномов (таблица 2). Классификация в соответствии с системой углеводно-активных ферментов (CAZy) показала, что 3385 генов, принадлежащих к бифидобактериальному пангеному, по прогнозам, представляют углеводы-активные ферменты, включая  членов 57 семейств GH, 13 семейств GT и 7 углеводных эстераз (Milani et al., 2015). Те ферменты, принадлежащие к семейству GH13, чаще всего обнаруживаются в бифидобактериальных геномах и, как известно, активны против широкого спектра углеводов, включая растительный углевод, крахмал и родственные субстраты, трегалозу, стахиозу, рафинозу и мелибиозу (Pokusaeva et al., 2011a; Milani et al., 2015). Бифидобактериальный гликобиом содержит большое количество ферментов, принадлежащих к семействам GH29, GH95, GH20, GH112, GH38, GH125, GH101 и GH129, которые участвуют в деградации происходящих из хозяина гликанов. Члены B. scardovii, B. longum subsp. infantis и виды B. bifidum, в частности, кодируют наиболее обширный набор ферментов, активных против гликанов, полученных от хозяина (Milani et al., 2015). В отличие от других видов, эти бифидобактериальные виды, выделенные из меда / шмеля, кодируют очень ограниченный набор представителей GH13. Тем не менее, эти виды определяют больший набор ферментов GH43 и GH3. Эти семейства активны против растительных полисахаридов, таких как арабино (ксилан), (арабино) галактан и целлодекстран (Milani et al., 2015). Кроме того, значительное количество генов, кодирующих предполагаемые арабино (ксилановые)-растворимые ферменты, присутствуют в определенных бифидобактериальных геномах, например B. longum subsp. longum NCC2705, намекая на важность этих ферментов для колонизации этих микроорганизмов в ЖКТ (Schell et al., 2002; Van Den Broek et al., 2008).

Таблица 2. Бифидобактериальные гликозил-гидролазы.

Ферменты, активные против таких содержащих арабинозу и ксилозу углеводов, были охарактеризованы из B. longum, B. adolescentis, B. animalis subsp. lactis и B. breve, и впервые были описаны у B. adolescentis (Van Laere et al., 1997; Lagaert et al., 2011). В настоящее время охарактеризовано семь бифидобактериальных арабинофуранозидаз, принадлежащих к семействам GH43 и GH51, пять из которых продуцируются B. adolescentis, а две происходят из B. longum (Van Laere et al., 1999; Margolles и De Los Reyes-Gavilan, 2003; Lagaert et al., 2010; Lee et al., 2011; Suzuki et al., 2013). На сегодняшний день для бифидобактерий B. breve и B. adolescentis характерны пять внутриклеточных ксиланаз (Lagaert et al., 2007, 2011; Hyun et al., 2012; Amaretti et al., 2013). Стоит отметить, что все 14 в настоящее время характеризуемых бифидобактериальных арабино(ксилан)-деградирующих ферментов являются (по прогнозам) внутриклеточными. Из-за своих размеров арабино-ксиланы не могут транспортироваться внутри клетки, и отсутствие внеклеточных ферментов, определяемых этими бифидобактериальными штаммами, указывает на то, что они могут полагаться на внеклеточную гидролитическую активность других членов микробиоты кишечника. Кроме того, деградация арабино(ксилана) внеклеточными ферментами наблюдалась ранее для некоторых штаммов бифидобактерий, и поэтому такие внеклеточные ферменты могут представлять значительный интерес, поскольку они, как ожидается, обеспечат экологическое преимущество в ЖКТ (Riviere et al., 2014).

Были проведены исследования для определения тех бифидобактериальных GHs, которые, как ожидается, будут либо секретироваться в окружающую среду, либо связываться с клеточной поверхностью. Предполагается, что большинство GHs, расположенных в бифидобактериальном пангеноме, являются внутриклеточными, при этом 10,9% GHs прогнозируется как секретируемые. Члены семейства GH13 представляют наибольшую долю таких (прогнозируемых) секретируемых GHs, за которыми следуют члены семейств GH43 и GH51 (Milani et al., 2015).

Перекрестное скармливание углеводов бифидобактериями

В нескольких недавних исследованиях было изучено влияние на микробиом кишечника бифидобактериального перекрестного питания углеводами. Различные исследования показали, что некоторые члены бифидобактериального сообщества могут сотрудничать с целью разложения крупных и сложных полисахаридов на более простые сахара, которые, в свою очередь, затем доступны другим членам кишечной микробиоты (De Vuyst and Leroy, 2011). Это было продемонстрировано для полисахаридов растительного происхождения, а также для углеводов-хозяев, таких как муцин (Milani et al., 2014, 2015; Egan et al., 2014a, b; Turroni et al., 2016).

Было обнаружено, что бифидобактерии формируют микробиом кишечника мышей либо путем прямого действия, либо путем перекрестного кормления (Turroni et al., 2016). Это исследование показало, что добавление двух или более штаммов бифидобактерий приводит к повышению уровня персистенции таких штаммов в слепой кишке мышей. Кроме того, представители этого рода были способны модулировать экспрессию генов в сторону увеличения метаболизма гликанов, охватывающего как гликанов-хозяев, так и углеводы, полученные из рациона питания. Штаммы бифидобактерий оказали дальнейшее влияние на продукцию SCFAs (Turroni et al., 2016).

Контроль биофидобактериального углеводного обмена

Углеродная катаболитная репрессия (CCR) представляет собой регуляторную систему, присутствующую во многих бактериях, в которой экспрессия или активность белков, участвующих в использовании или поглощении доступных источников углерода, ингибируется присутствием предпочтительного источника углерода (Postma et al., 1993; Saier and Ramseier, 1996). Существуют доказательства того, что механизм CCR действует у бифидобактерий, хотя до сих пор регуляторная система типа CCR не была описана ни для одного члена этого рода. Первое сообщение о метаболизме, связанном с CCR у бифидобактерий, было в B. animalis subsp. lactis (Trindade et al., 2003). Это исследование сообщило об индукции метаболизирующей активности сахарозы, когда этот штамм выращивался на сахарозе, рафинозе или олигофруктозе, в то время как подавление той же метаболической активности было сообщено для роста на глюкозе (Trindade et al., 2003). Для B. longum NCC2705 был зарегистрирован явный обратный CCR, заключающийся в том, что транспорт глюкозы подавлялся, когда лактоза присутствовала в питательной среде (Parche et al., 2006). Есть два отдельных отчета о CCR-подобном регулировании в B. breve UCC2003 (Ryan et al., 2005; Pokusaeva et al., 2010). Первое исследование показало, что транскрипция оперона rbs, ответственного за метаболизм рибозы, индуцируется, когда B. breve UCC2003 выращивается на рибозе, тогда как транскрипция этого оперона не индуцируется (или репрессируется), когда штамм выращивается на комбинации рибозы и глюкоза (Pokusaeva et al., 2010). Второе исследование B. breve UCC2003 показало, что при выращивании на сахарозе или Actilight (коммерческий источник короткоцепочечных FOS) индуцируется транскрипция fos-оперона, который участвует в метаболизме FOS (Ryan et al., 2005). Однако этот оперон не индуцировался (или подавлялся), когда B. breve UCC2003 выращивали на комбинации сахарозы и глюкозы или сахарозы и фруктозы (Ryan et al., 2005).

Репрессоры транскрипции, такие как регуляторы транскрипции типа LacI, представляют собой ДНК-связывающие белки, которые физически взаимодействуют со специфической последовательностью ДНК, называемой оператором, в непосредственной близости от регулируемого промотора, тем самым предотвращая связывание РНК-полимеразы и инициацию транскрипции (Ravcheev et al., 2014). Репрессоры транскрипции могут также вызывать «дорожный блок» для ДНК-полимеразы, тем самым предотвращая прогрессирование транскрипции (Ravcheev et al., 2014). Значительное количество этих репрессорных белков было идентифицировано в бифидобактериальных геномах, например, предсказано, что B. longum NCC2705 кодирует 22 транскрипционных репрессора LacI-типа. Наличие сахарсвязывающего мотива в каждом из этих предсказанных 22 белков типа LacI указывает на то, что они, по прогнозам, участвуют в регуляции метаболизма углеводов (Schell et al., 2002). Шесть различных регуляторов типа LacI были охарактеризованы в B. breve UCC2003 и включают LacI_fos, GalR, CldR и RbsR, которые регулируют транскрипцию оперона fos, кластер утилизации галактана, кластер утилизации целлодекстрина и кластер метаболизма рибозы соответственно (Ryan et al., 2005; Pokusaeva et al., 2010, 2011b; O'Connell Motherway et al., 2011а). Совсем недавно было показано, что два транскрипционных репрессора типа LacI, кодируемые B. breve UCC2003, названные MelR1 и MelR2, контролируют кластер утилизации мелезитозы (O'Connell et al., 2014).

Существуют и другие углеводзависимые регуляторные системы, например, регулятор RafR является транскрипционным активатором кластера генов метаболизма рафинозы в B. breve UCC2003 (O'Connell et al., 2014), в то время как в той же бактерии было показано, что транскрипционный репрессор GntR-типа контролирует транскрипцию большого кластера генов nag/nan, тем самым регулируя метаболизм сиаловой кислоты (Egan et al., 2015).

Вывод

Хорошо известно, что бифидобактерии приносят положительную пользу для здоровья своего хозяина благодаря своей метаболической активности. Наличие полных бифидобактериальных геномов и соответствующего сравнительного анализа позволяет идентифицировать механизмы, лежащие в основе метаболической активности бифидобактерий. Исследования по утилизации углеводов и идентификации метаболических путей также предоставляют фундаментальную информацию, позволяющую идентифицировать новые и эффективные пребиотические соединения.

Было показано, что углеводы растительного происхождения и хозяина стимулируют рост некоторых видов бифидобактерий. Для выявления и получения полных знаний о генах, участвующих в деградации и использовании углеводов, необходима характеристика и мутагенез (не рассмотрено – ред.) генов-кандидатов. Тем не менее, бифидобактерии, как известно, не поддаются генетической модификации.

Поэтому важно, чтобы будущие исследования продолжали решать проблему нехватки эффективных молекулярных инструментов. Разработка этих инструментов необходима для раскрытия основных молекулярных механизмов, объясняющих, как бифидобактерии взаимодействуют с хозяином.

---

 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Полезные ссылки о бифидобактериях:

• Бифидобактерии и бутират-продуцирующие бактерии
• Омические свойства бифидобактерий: исследования и понимание их деятельности, способствующей укреплению здоровья
• Почему бифидобактерии важны для младенцев?
• Роль бифидобактерий в здоровье младенцев
• Неонатальная желтуха и бифидобактерии
• Современный взгляд на бифидобактерии
• Бифидобактерии, экзема и гиперхолестеринемия
• Bifidobacterium longum subsp. infantis (B. infantis) в области питания детей: современное состояние знаний
• Перспективы использования бифидобактерий в продуктах функционального питания и лекарственных средствах (pdf)
• Пробиотики и грудные дети
• Бифидобактерии в предотвращении колоректального рака
• Бифидобактерии как психобиотики
• Противоопухолевые бифидобактерии
• Пробиотики против детского ожирения
• Роль бифидобактерий в организме человека
• Витаминсинтезирующая способность бифидобактерий
• Бидобактерии улучшают ответ на вакцины у малышей
• Приживаемость бифидобактерий лонгум в кишечнике

Все эти положительные эффекты бифидобактерий позволили в свое время рассматривать эти микроорганизмы как эффективный биокор­ректор и основу для создания препаратов, обладающих многофакторным регулирующим и стимулирующим воздей­ствием на организм, а позднее и как одну из основных категорий функционального питания.

на заметку:

В связи с тем, что присутствие адекватного количества бифидобактерий в кишечном тракте человека является одним из важнейших залогов здоровья, особый интерес представляют собой исследования различных компонентов человеческого питания на предмет их ростстимулирующих свойств по отношению к указанным микроорганизмам. Известно, что in vitro бифидобактерии нуждаются в факторах роста. В настоящее время определен ряд веществ (бифидус – факторы), способных при малых концентрациях стимулировать рост бифидобактерий. Обо всем этом и многом другом можно также узнать из ниже приведенных ссылок:

О пребиотических, бифидогенных и иных полезных свойствах пищевых волокон растительного происхождения, животных жиров и олигосахаридов

• Влияние пребиотиков на метаболизм бифидобактерий
• Влияние пребиотиков на адгезию и когезию бифидобактерий
• Исследование устойчивости бифидобактерий к низким значениям pH
• Исследование антимутагенной активности бифидобактерий
• Исследование холестеринметаболизирующей активности бифидобактерий
• Влияние ПНЖК рыбьего жира на рост и холестериндеградирующую активность бифидобактерий
• Бифидосодержащие синбиотики  с  олигосахаридами
• Бифидосодержащие синбиотики с кедровым жмыхом
• Бифидогенные свойства жиров животного происхождения
• Бифидогенный стимулятор роста ACNQ

---

Список литературы:

1. Martinez, F.A.C. Bacteriocin production by Bifidobacterium spp. A review. / F. A. C. Martinez, E. M. Balciunas, A. Converti, P. D. Cotter, R. P. de Souza Oliveira // Biotechnol. Adv. – 2013. – Т. 31. – № 4. – C. 482–488.
2. Fukuda, S. Bifidobacteria can protect from enteropathogenic infection through production of acetate. / S. Fukuda, H. Toh, K. Hase, K. Oshima, Y. Nakanishi, K. Yoshimura, 108 T. Tobe, J. M. Clarke, D. L. Topping, T. Suzuki, T. D. Taylor, K. Itoh, J. Kikuchi, H. Morita, M. Hattori, H. Ohno // Nature – 2011. – Т. 469. – № 7331. – C. 543–547.
3. Russell, D.A. Metabolic activities and probiotic potential of bifidobacteria. / D. A. Russell, R. P. Ross, G. F. Fitzgerald, C. Stanton // Int. J. Food Microbiol. – 2011. – Т. 149. – № 1. – C. 88–105.
4. Groeger, D. Bifidobacterium infantis 35624 modulates host inflammatory processes beyond the gut. / D. Groeger, L. O’Mahony, E. F. Murphy, J. F. Bourke, T. G. Dinan, B. Kiely, F. Shanahan, E. M. M. Quigley // Gut Microbes – 2012. – Т. 4. – № 4. – C. 325–339.
5. Khokhlova, E. V Anti-inflammatory properties of intestinal Bifidobacterium strains isolated from healthy infants. / E. V Khokhlova, V. V Smeianov, B. A. Efimov, L. I. Kafarskaia, S. I. Pavlova, A. N. Shkoporov // Microbiol. Immunol. – 2012. – Т. 56. – № 1. – C. 27–39.
6. Ivanov, D. A serpin from the gut bacterium Bifidobacterium longum inhibits eukaryotic elastase-like serine proteases. / D. Ivanov, C. Emonet, F. Foata, M. Affolter, M. Delley, M. Fisseha, S. Blum-Sperisen, S. Kochhar, F. Arigoni // J. Biol. Chem. – 2006. – Т. 281. – № 25. – C. 17246–17252.
7. Khoshdel, A. Bifidobacterium longum NCC3001 inhibits AH neuron excitability. / A. Khoshdel, E. F. Verdu, W. Kunze, P. McLean, G. Bergonzelli, J. D. Huizinga // Neurogastroenterol. Motil. – 2013. – Т. 25. – № 7. – C. 478–484.
8. Bercik, P. The anxiolytic effect of Bifidobacterium longum NCC3001 involves vagal pathways for gut-brain communication. / P. Bercik, A. J. Park, D. Sinclair, A. Khoshdel, J. Lu, X. Huang, Y. Deng, P. A. Blennerhassett, M. Fahnestock, D. Moine, B. Berger, J. D. Huizinga, W. Kunze, P. G. McLean, G. E. Bergonzelli, S. M. Collins, E. F. Verdu // Neurogastroenterol. Motil. – 2011. – Т. 23. – № 12. – C. 1132–1139.
9. Dinan, T.G. Psychobiotics: A Novel Class of Psychotropic. / T. G. Dinan, C. Stanton, J. F. Cryan // Biol. Psychiatry – 2013. – Т. 74. – № 10. – C. 720–726
10. Артюхова C.И., Зверева О.А. Изучение биотехнологических свойств штаммов Bifidobacterium longum для производства биологически активных добавок // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 8-1. – С. 132-132
11. Felis G.E., Dellaglio F. Taxonomy of lacto-bacilli and bifidobacteria // Curr Issues Intest Microbi-ol. 2007. Vol. 8. P. 44–61.
12. Аверина О.В., Незаметдинова В.З., Алексеева М.Г., Даниленко В.Н. Генетическая нестабильность пробиотических признаков у штамма B. longum В379М в процессе культивирования и поддержания  // Генетика. 2012.  48(11):. 1287-1296
13. Srutkova, D.; Spanova, A.; Spano, M.; Drab, V.; Schwarzer, M.; Kozakova, H.; Rittich, B. Efficiency of PCR-based methods in discriminating Bifidobacterium longum ssp. longum and Bifidobacterium longum ssp. infantis strains of human origin. J. Microbiol. Methods 2011, 87, 10–16. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
14. Yuan, J.; Zhu, L.; Liu, X.; Li, T.; Zhang, Y.; Ying, T.; Wang, B.; Wang, J.; Dong, H.; Feng, E.; et al. A proteome reference map and proteomic analysis of Bifidobacterium longum NCC2705. Mol. Cell. Proteom. 2006, 5, 1105–1118. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
15. Schell, M.A.; Karmirantzou, M.; Snel, B.; Vilanova, D.; Berger, B.; Pessi, G.; Zwahlen, M.C.; Desiere, F.; Bork, P.; Delley, M.; et al. The genome sequence of Bifidobacterium longum reflects its adaptation to the human gastrointestinal tract. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 14422–14427. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
16. Lin, M.Y.; Chang, F.J. Antioxidative effect of intestinal bacteria Bifidobacterium longum ATCC 15708 and Lactobacillus acidophilus ATCC 4356. Dig. Dis. Sci. 2000, 45, 1617–1622. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
17. Iwabuchi, N.; Xiao, J.Z.; Yaeshima, T.; Iwatsuki, K. Oral administration of Bifidobacterium longum ameliorates influenza virus infection in mice. Biol. Pharm. Bull. 2011, 34, 1352–1355. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
18. Xiao, J.Z.; Kondo, S.; Yanagisawa, N.; Miyaji, K.; Enomoto, K.; Sakoda, T.; Iwatsuki, K.; Enomoto, T. Clinical efficacy of probiotic Bifidobacterium longum for the treatment of symptoms of Japanese cedar pollen allergy in subjects evaluated in an environmental exposure unit. Allergol. Int. 2007, 56, 67–75. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
19. Sivan, A.; Corrales, L.; Hubert, N.; Williams, J.B.; Aquino-Michaels, K.; Earley, Z.M.; Benyamin, F.W.; Lei, Y.M.; Jabri, B.; Alegre, M.L.; et al. Commensal Bifidobacterium promotes antitumor immunity and facilitates anti-PD-L1 efficacy. Science 2015, 350, 1084–1089. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
20. Yazawa, K.; Fujimori, M.; Amano, J.; Kano, Y.; Taniguchi, S. Bifidobacterium longum as a delivery system for cancer gene therapy: Selective localization and growth in hypoxic tumors. Cancer Gene Ther. 2000, 7, 269–274. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
21. Turroni, F.; van Sinderen, D.; Ventura, M. Genomics and ecological overview of the genus Bifidobacterium. Int. J. Food Microbiol. 2011, 149, 37–44.
22. Odamaki, T.; Bottacini, F.; Kato, K.; Mitsuyama, E.; Yoshida, K.; Horigome, A.; Xiao, J.-z.; van Sinderen, D. Genomic diversity and distribution of Bifidobacterium longum subsp. longum across the human lifespan. Sci. Rep. 2018, 8, 85.
23. Candela, M.; Perna, F.; Carnevali, P.; Vitali, B.; Ciati, R.; Gionchetti, P.; Rizzello, F.; Campieri, M.; Brigidi, P. Interaction of probiotic Lactobacillus and Bifidobacterium strains with human intestinal epithelial cells: Adhesion properties, competition against enteropathogens and modulation of IL-8 production. Int. J. Food Microbiol. 2008, 125, 286–292.
24. Hütt, P.; Shchepetova, J.; Loivukene, K.; Kullisaar, T.; Mikelsaar, M. Antagonistic activity of probiotic lactobacilli and bifidobacteria against entero-and uropathogens. J. Appl. Microbiol. 2006, 100, 1324–1332.
25. Furrie, E.; Macfarlane, S.; Kennedy, A.; Cummings, J.H.; Walsh, S.V.; O’neil, D.A.; Macfarlane, G.T. Synbiotic therapy (Bifidobacterium longum/Synergy 1) initiates resolution of inflammation in patients with active ulcerative colitis: A randomised controlled pilot trial. Gut 2005, 54, 242–249.
26. Matteuzzi, D.; Crociani, F.; Zani, O.; Trovatelli, L.D. Bifidobacterium suis n. sp.: A new species of the genus Bifidobacterium isolated from pig faces. Z. Allg. Mikrobiol. 1971, 11, 387–395.
27. Mattarelli, P.; Bonaparte, C.; Pot, B.; Biavati, B. Proposal to reclassify the three biotypes of Bifidobacterium longum as three subspecies: Bifidobacterium longum subsp. longum subsp. nov., Bifidobacterium longum subsp. infantis comb. nov. and Bifidobacterium longum subsp. suis comb. nov. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2008, 58, 5.
28. Sakata, S.; Kitahara, M.; Sakamoto, M.; Hayashi, H.; Fukuyama, M.; Benno, Y. Unification of Bifidobacterium infantis and Bifidobacterium suis as Bifidobacterium longum. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2002, 52, 1945–1951.
29. Pokusaeva, K.; Fitzgerald, G.F.; van Sinderen, D. Carbohydrate metabolism in Bifidobacteria. Genes Nutr. 2011, 6, 285.
30. Rossi, M.; Corradini, C.; Amaretti, A.; Nicolini, M.; Pompei, A.; Zanoni, S.; Matteuzzi, D. Fermentation of fructooligosaccharides and inulin by bifidobacteria: A comparative study of pure and fecal cultures. Appl. Environ. Microbiol. 2005, 71, 6150–6158.
31. Fukuda, S.; Toh, H.; Hase, K.; Oshima, K.; Nakanishi, Y.; Yoshimura, K.; Tobe, T.; Clarke, J.M.; Topping, D.L.; Suzuki, T. Bifidobacteria can protect from enteropathogenic infection through production of acetate. Nature 2011, 469, 543–547.
32. Fukuda, S.; Toh, H.; Taylor, T.D.; Ohno, H.; Hattori, M. Acetate-producing bifidobacteria protect the host from enteropathogenic infection via carbohydrate transporters. Gut Microbes 2012, 3, 449–454.
33. Den Besten, G.; Lange, K.; Havinga, R.; van Dijk, T.H.; Gerding, A.; van Eunen, K.; Müller, M.; Groen, A.K.; Hooiveld, G.J.; Bakker, B.M. Gut-derived short-chain fatty acids are vividly assimilated into host carbohydrates and lipids. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2013, 305, G900–G910.
34. LoCascio, R.G.; Desai, P.; Sela, D.A.; Weimer, B.; Mills, D.A. Broad conservation of milk utilization genes in Bifidobacterium longum subsp. infantis as revealed by comparative genomic hybridization. Appl. Environ. Microbiol. 2010, 76, 7373–7381.
35. Sela, D.A.; Chapman, J.; Adeuya, A.; Kim, J.H.; Chen, F.; Whitehead, T.R.; Lapidus, A.; Rokhsar, D.S.; Lebrilla, C.B.; German, J.B.; et al. The genome sequence of Bifidobacterium longum subsp. infantis reveals adaptations for milk utilization within the infant microbiome. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 6.
36. De Leoz, M.L.A.; Wu, S.; Strum, J.S.; Niñonuevo, M.R.; Gaerlan, S.C.; Mirmiran, M.; German, J.B.; Mills, D.A.; Lebrilla, C.B.; Underwood, M.A. A quantitative and comprehensive method to analyze human milk oligosaccharide structures in the urine and feces of infants. Anal. Bioanal. Chem. 2013, 405, 4089–4105.
37. Dotz, V.; Rudloff, S.; Meyer, C.; Lochnit, G.; Kunz, C. Metabolic fate of neutral human milk oligosaccharides in exclusively breast-fed infants. Mol. Nutr. Food Res. 2015, 59, 355–364.

Будьте здоровы!