Введение
Вид бактерии
Lactiplantibacillus plantarum (ранее Lactobacillus arabinosus и Lactobacillus plantarum) — широко распространенный представитель рода Lactiplantibacillus, который обычно встречается во многих ферментированных пищевых продуктах, а также в анаэробном растительном материале. L. plantarum впервые был выделен из слюны. Благодаря способности временно сохраняться в растениях, кишечнике насекомых и кишечном тракте позвоночных животных, он был обозначен как кочевой организм. L. plantarum — это грамположительная бактерия, имеющая форму палочки (бациллы). Клетки L. plantarum представляют собой палочки с закругленными концами, прямые, обычно шириной 0,9–1,2 мкм и длиной 3–8 мкм, встречающиеся поодиночке, парами или короткими цепочками. L. plantarum обладает одним из самых крупных геномов среди молочнокислых бактерий и является очень гибким и универсальным видом. Предполагается, что он способен расти при pH от 3,4 до 8,8. Lactiplantibacillus plantarum может расти в диапазоне температур от 12 °C до 40 °C. Количество жизнеспособных клеток "L. plantarum", хранившихся в холодильных условиях (4 °C), оставалось высоким, в то время как при хранении при комнатной температуре (25 ± 1 °C) наблюдалось значительное снижение их количества.
Метаболизм
Lactiplantibacillus plantarum – это гомоферментативные, аэротолерантные грамположительные бактерии, которые растут при , но не при , и производят оба изомера молочной кислоты (D и L). Многие лактобациллы, включая L. plantarum, необычны тем, что способны дышать кислородом и экспрессировать цитохромы при наличии гема и менахинона в среде для роста. В отсутствие гема и менахинона кислород потребляется NADH-пероксидазой с образованием перекиси водорода в качестве промежуточного продукта и воды как конечного продукта. L. plantarum также может восстанавливать нерастворимые конечные акцепторы электронов, такие как оксиды железа или твердые электроды, посредством внеклеточного переноса электронов при наличии рибофлавина и хинонов (таких как 1,4-дигидрокси-2-нафтоевая кислота, DHNA). L. plantarum использует внеклеточный перенос электронов для увеличения соотношения NAD+/NADH, ускорения ферментации, генерации большего количества АТФ посредством субстратного фосфорилирования и накопления большей биомассы. Lactiplantibacillus plantarum, как и многие лактобациллы, можно культивировать на среде MRS.
Геном
Секвенирование генома молочнокислой бактерии L. plantarum WCFS1 демонстрирует больше молекулярных подробностей. Хромосома содержит 3 308 274 пары оснований. Содержание GC в L. plantarum составляет 44,45% при среднем количестве белковых генов 3063. Согласно данным эксперимента, проведенного в Вагенингенском центре пищевых наук, количество рРНК у L. plantarum WCFS1 равно 15, а количество тРНК – 70.
Продукты питания
Lactiplantibacillus plantarum обычно встречается в молочных продуктах, мясе и множестве процессов ферментации овощей, включая квашеную капусту, соленые огурцы, маринованные оливки, корейский кимчи, нигерийский оги, закваску для хлеба и другие ферментированные растительные материалы, а также в некоторых сырах, ферментированных колбасах и стокфиске. Высокое содержание этого микроорганизма в пище делает его идеальным кандидатом для разработки пробиотиков. В исследовании 2008 года, проведенном Juana Frias и др., L. plantarum использовался для снижения аллергенности соевой муки. Результаты показали, что по сравнению с другими микробами, соевая мука, ферментированная L. plantarum, продемонстрировала наибольшее снижение IgE-иммунореактивности (96–99%) в зависимости от чувствительности использованной плазмы. L. plantarum также содержится в дадиахе – традиционном ферментированном молоке буйвола народа минангкабау, коренного населения Суматры, Индонезия. Штамм Lactobacillus plantarum K21 – это грамположительная бактерия, выделенная из ферментированных овощей. Она способна гидролизовать желчные соли при добавлении их в качестве добавки. У мышей с ожирением K21 также снижает уровень холестерина и триглицеридов и подавляет накопление липидов в преадипоцитах 3T3 L1. Кроме того, он снижает уровень лептина в плазме, уменьшает повреждение печени и ослабляет непереносимость глюкозы. В конечном итоге K21 подавляет увеличение веса и накопление жировой массы.
Терапевтические средства
Поскольку L. plantarum встречается в изобилии, имеет человеческое происхождение и его легко культивировать, его влияние на здоровье было изучено. Он был идентифицирован как пробиотик, что указывает на его перспективность для дальнейших исследований и применения. L. plantarum обладает выраженной антиоксидантной активностью и способствует поддержанию целостности кишечного барьера. Он способен подавлять рост газообразующих бактерий в кишечнике и может быть полезен некоторым пациентам, страдающим синдромом раздраженного кишечника (СРК). Он способствует установлению микробиологического баланса и стабилизации активности пищеварительных ферментов. Способность L. plantarum выживать в желудочно-кишечном тракте человека делает его потенциальным средством доставки терапевтических соединений или белков in vivo. Lactiplantibacillus plantarum входит в состав VSL#3. Эта запатентованная, стандартизированная композиция живых бактерий может применяться в сочетании с традиционными методами лечения язвенного колита и отпускается по рецепту.
Антимикробные свойства
Способность L. plantarum вырабатывать антимикробные вещества способствует их выживанию в желудочно-кишечном тракте человека. Вырабатываемые антимикробные вещества продемонстрировали значительное воздействие на грамположительные и грамотрицательные бактерии.
Действия против болезней, определяющих СПИД
В результате первичной ВИЧ-инфекции кишечник оказался основным центром иммунной активности. Панетовые клетки кишечника атакуют ВИЧ, продуцируя интерлейкин-1 бета (IL-1β), что вызывает обширные сопутствующие повреждения – отслоение плотного кишечного барьера, проявляющееся в виде тяжелой диареи. Это разрушение слизистой оболочки кишечника позволяет грибковым патогенам проникать внутрь, например, возбудителям рода Cryptococcus, что приводит к развитию оппортунистической инфекции, определяющей стадию СПИДа, такой как криптококкоз, который составляет 60–70% всех случаев, определяющих СПИД, хотя и не ограничивается только поражением кишечника. У макак-резусов L. plantarum способен снижать (разрушать) уровень IL-1β, купируя воспаление и ускоряя восстановление кишечника в течение нескольких часов.