Bifidobakterium


Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Bifidobacterium ist eine Gattung von grampositiven , unbeweglichen , oft verzweigte anaeroben Bakterien . Sie sind allgegenwärtige Bewohner des Magen-Darm-Trakts , der Vagina [2] [3] und des Mundes ( B. dentium ) von Säugetieren, einschließlich des Menschen. Bifidobakterien sind eine der wichtigsten Bakteriengattungen, die die Mikrobiota des Magen-Darm-Traktsbei Säugetieren bilden. Einige Bifidobakterien werden als Probiotika verwendet .

Vor den 1960er Jahren wurden Bifidobacterium- Arten zusammenfassend als „ Lactobacillus bifidus “ bezeichnet.

Geschichte

Einige der Bifidobacterium animalis- Bakterien, die in einer Activia-Joghurtprobe gefunden wurden: Die nummerierten Zecken auf der Skala sind 10 Mikrometer voneinander entfernt.

Im Jahr 1899 isolierte Henri Tissier , ein französischer Kinderarzt am Pasteur-Institut in Paris, ein Bakterium, das durch eine Y-förmige Morphologie ("bifid") in der Darmmikrobiota gestillter Säuglinge gekennzeichnet ist, und nannte es "bifidus". [4] Im Jahr 1907 stellte Élie Metchnikoff , stellvertretende Direktorin des Pasteur-Instituts, die Theorie vor, dass Milchsäurebakterien für die menschliche Gesundheit von Vorteil sind. [4] Metschnikoff stellte fest, dass die Langlebigkeit der Bulgaren das Ergebnis ihres Konsums von fermentierten Milchprodukten war . [5]Metchnikoff schlug auch vor, dass "die orale Verabreichung von Kulturen fermentativer Bakterien die nützlichen Bakterien in den Darmtrakt einpflanzen würde". [6]

Stoffwechsel

Die Gattung Bifidobacterium besitzt einen einzigartigen Fructose-6-Phosphat-Phosphoketolase- Weg, der verwendet wird, um Kohlenhydrate zu fermentieren . [ Zitat erforderlich ]

Ein Großteil der Stoffwechselforschung an Bifidobakterien hat sich auf den Oligosaccharid- Stoffwechsel konzentriert, da diese Kohlenhydrate in ihren ansonsten nährstoffarmen Lebensräumen verfügbar sind. Säuglingsassoziierte bifidobakterielle Phylotypen scheinen die Fähigkeit entwickelt zu haben, Milch-Oligosaccharide zu fermentieren , während erwachsene-assoziierte Arten Pflanzen-Oligosaccharide verwenden, die mit dem übereinstimmen, was sie in ihrer jeweiligen Umgebung antreffen. Da gestillte Säuglinge häufig von Bifidobakterien dominierte Darmkonsortien beherbergen, versuchen zahlreiche Anwendungen, die bifidogenen Eigenschaften von Milcholigosacchariden nachzuahmen. Diese werden grob als aus Pflanzen gewonnene Fructooligosaccharide oder aus Milchprodukten gewonnene Galactooligosaccharide klassifiziert, die unterschiedlich metabolisiert werden und sich vom Milcholigosaccharid - Katabolismus unterscheiden . [3]

Reaktion auf Sauerstoff

Die Empfindlichkeit von Mitgliedern der Gattung Bifidobacterium gegenüber O 2 begrenzt im Allgemeinen die probiotische Aktivität auf anaerobe Habitate. Neuere Forschungen haben berichtet, dass einige Bifidobacterium- Stämme verschiedene Arten von oxischem Wachstum aufweisen. Niedrige Konzentrationen von O 2 und CO 2 können eine stimulierende Wirkung auf das Wachstum dieser Bifidobacterium- Stämme haben. Basierend auf den Wachstumsprofilen unter verschiedenen O 2 -Konzentrationen wurden die Bifidobacterium- Spezies in vier Klassen eingeteilt: O 2 -überempfindlich, O 2 -empfindlich, O 2 -tolerant undmikroaerophil . Als Hauptfaktor, der für die Hemmung des aeroben Wachstums verantwortlich ist, wird die Produktion von Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) im Wachstumsmedium vorgeschlagen. AH 2 O 2 -bildende NADH- Oxidase wurde aus O 2 -sensitivem Bifidobacterium bifidum gereinigt und als b- Typ- Dihydroorotat-Dehydrogenase identifiziert . Die kinetischen Parameter legten nahe, dass das Enzym in stark belüfteten Umgebungen an der H 2 O 2 -Produktion beteiligt sein könnte . [7]

Genome

Mitglieder der Gattung Bifidobacterium haben Genomgrößen im Bereich von 1,73 ( Bifidobacterium indicum ) bis 3,25 Mb ( Bifidobacterium biavatii ), entsprechend 1.352 bzw. 2.557 vorhergesagten Protein-kodierenden offenen Leserastern . [8]

Die funktionelle Klassifizierung der Bifidobacterium- Gene, einschließlich des Pan-Genoms dieser Gattung, ergab, dass 13,7 % der identifizierten Bifidobakterien-Gene Enzyme kodieren, die am Kohlenhydratstoffwechsel beteiligt sind . [8]

Klinische Anwendungen

Es hat sich gezeigt, dass die Zugabe von Bifidobacterium als Probiotikum zur konventionellen Behandlung von Colitis ulcerosa mit verbesserten Remissionsraten und einer verbesserten Aufrechterhaltung der Remission verbunden ist. [9] Einige Bifidobacterium- Stämme gelten als wichtige Probiotika und werden in der Lebensmittelindustrie verwendet. Verschiedene Arten und/oder Stämme von Bifidobakterien können eine Reihe von positiven Auswirkungen auf die Gesundheit haben, einschließlich der Regulierung der mikrobiellen Homöostase im Darm, die Hemmung von Krankheitserregern und schädlichen Bakterien, die die Darmschleimhaut besiedeln und/oder infizieren, die Modulation lokaler und systemischer Immunantworten, die Unterdrückung prokarzinogener enzymatischer Aktivitäten in der Mikrobiota, die Produktion von Vitaminen und die Biokonversion einer Reihe von Nahrungsergänzungsmitteln Verbindungen zu bioaktiven Molekülen. [3] Bifidobakterien verbessern die Darmschleimhautbarriere und senken den Lipopolysaccharidspiegel im Darm. [10]

Bifidobakterien können auch Bauchschmerzen bei Patienten mit Reizdarmsyndrom (RDS) verbessern, obwohl die Studien bisher nicht schlüssig waren. [11]

Natürlich vorkommendes Bifidobacterium spp. kann das Wachstum gramnegativer Krankheitserreger bei Säuglingen hemmen. [12]

Muttermilch enthält hohe Konzentrationen an Laktose und geringere Mengen an Phosphat ( pH-Puffer ). Wenn die Muttermilch im Magen-Darm-Trakt des Säuglings durch Milchsäurebakterien (einschließlich Bifidobakterien) fermentiert wird, kann daher der pH-Wert gesenkt werden, was das Wachstum gramnegativer Bakterien erschwert. [ Zitat erforderlich ]

Bifidobakterien und der Säuglingsdarm

Der menschliche Darm eines Säuglings ist bis zur Geburt relativ steril, wo er Bakterien aus seiner Umgebung und seiner Mutter aufnimmt. [13] Die Mikrobiota , aus der der Darm des Säuglings besteht, unterscheidet sich vom Darm des Erwachsenen. Ein Säugling erreicht das Erwachsenenstadium seines Mikrobioms im Alter von etwa 3 Jahren, wenn seine Mikrobiom-Vielfalt zunimmt, sich stabilisiert und der Säugling auf feste Nahrung umstellt. Gestillte Säuglinge werden früher von Bifidobacterium besiedelt als Babys, die hauptsächlich mit Säuglingsnahrung ernährt werden. [14] Bifidobacterium ist das häufigste Bakterium im Darmmikrobiom von Säuglingen. [15] Es gibt mehr Variabilität bei den Genotypenim Laufe der Zeit bei Säuglingen, wodurch sie im Vergleich zum erwachsenen Bifidobacterium weniger stabil sind . Säuglinge und Kinder unter 3 Jahren zeigen eine geringe Diversität der Mikrobiombakterien, aber eine größere Diversität zwischen Individuen im Vergleich zu Erwachsenen. [16] Eine Reduktion von Bifidobacterium und eine Zunahme der Diversität des Säuglingsdarmmikrobioms treten mit einer geringeren Aufnahme von Muttermilch und einer Erhöhung der Aufnahme fester Nahrung auf. Säugermilch enthält alle Oligosaccharide, die eine natürliche Selektion zeigen [ Klärung erforderlich ] . Muttermilch-Oligosaccharide werden nicht durch Enzyme verdaut und bleiben im Verdauungstrakt ganz, bevor sie im Dickdarm von Mikrobiota abgebaut werden. BifidobakteriumSpeziesgenome von B. longum , B. bifidum, B. breve enthalten Gene, die einige der Oligosaccharide der Muttermilch hydrolysieren können, und diese werden bei gestillten Säuglingen in größerer Zahl gefunden. Die vom Menschen produzierten Glykane werden für die B. bifidum in Nahrung und Energie umgewandelt . zeigt ein Beispiel für Koevolution . [17]

Siehe auch

  • Liste der bakteriellen Vaginose-Mikrobiota
  • Probiotika
  • Proteobiotika
  • Präbiotika
  • Bifidobacterium animalis
  • Bifidobacterium bifidum
  • Bifidobacterium breve
  • Bifidobacterium longum (einschließlich B. infantis )

Verweise

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w Parte, AC "Bifidobacterium" . LPSN .
  2. ^ Schell MA, Karmirantzou M, Snel B, Vilanova D, Berger B, Pessi G, Zwahlen MC, Desiere F, Bork P, Delley M, Pridmore RD, Arigoni F (Oktober 2002). „Die Genomsequenz von Bifidobacterium longum spiegelt seine Anpassung an den menschlichen Magen-Darm-Trakt wider“ . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 99 (22): 14422–7. Bibcode : 2002PNAS...9914422S . doi : 10.1073/pnas.212527599 . PMC 137899 . PMID 12381787 .  
  3. ^ a b c Mayo B, van Sinderen D, Hrsg. (2010). Bifidobakterien: Genomik und molekulare Aspekte . Caister Akademische Presse . ISBN 978-1-904455-68-4.[ Seite benötigt ]
  4. ^ a b "Potenzial von Probiotika als Biotherapeutika gegen das angeborene Immunsystem" (PDF) . Afrikanische Zeitschrift für Biotechnologie . Februar 2005.
  5. ^ „Probiotika: 100 Jahre (1907–2007) nach Elie Metchnikoffs Beobachtung“ (PDF) . Vermittlung aktueller Forschungs- und Bildungsthemen und Trends in der angewandten Mikrobiologie . Februar 2007. Archiviert vom Original (PDF) am 04.10.2012.
  6. ^ "Pioniere der Probiotika" . Europäische probiotische Vereinigung . Februar 2012. Archiviert vom Original am 2013-07-22 . Abgerufen 2013-07-01 .
  7. ^ Sonomoto K, Yokota A, Hrsg. (2011). Milchsäurebakterien und Bifidobakterien: Aktuelle Fortschritte in der fortgeschrittenen Forschung . Caister Akademische Presse . ISBN 978-1-904455-82-0.[ Seite benötigt ]
  8. ^ a b Milani C, Turroni F, Duranti S, Lugli GA, Mancabelli L, Ferrario C, van Sinderen D, Ventura M (Februar 2016). „Genomics of the Genus Bifidobacterium zeigt speziesspezifische Anpassung an die glykanreiche Darmumgebung“ . Angewandte und Umweltmikrobiologie . 82 (4): 980–991. Bibcode : 2016ApEnM..82..980M . doi : 10.1128/AEM.03500-15 . PMC 4751850 . PMID 26590291 .  
  9. ^ Ghouri YA, Richards DM, Rahimi EF, Krill JT, Jelinek KA, DuPont AW (9. Dezember 2014). „Systematische Überprüfung randomisierter kontrollierter Studien zu Probiotika, Präbiotika und Synbiotika bei entzündlichen Darmerkrankungen“ . Klinische und experimentelle Gastroenterologie . 7 : 473–87. doi : 10.2147/CEG.S27530 . PMC 4266241 . PMID 25525379 .  
  10. ^ Pinzone MR, Celesia BM, Di Rosa M, Cacopardo B, Nunnari G (2012). "Mikrobielle Translokation bei chronischen Lebererkrankungen" . Internationale Zeitschrift für Mikrobiologie . 2012 : 694629. doi : 10.1155/2012/694629 . PMC 3405644 . PMID 22848224 .  
  11. ^ Pratt, Charlotte; Campbell, Matthew D. (18.11.2019). "Die Wirkung von Bifidobacterium auf die Verringerung symptomatischer Bauchschmerzen bei Patienten mit Reizdarmsyndrom: Eine systematische Überprüfung" . Probiotika und antimikrobielle Proteine . 12 (3): 834–839. doi : 10.1007/s12602-019-09609-7 . ISSN 1867-1306 . PMC 7456408 . PMID 31741311 .   
  12. ^ Liévin V, Peiffer I, Hudault S, Rochat F, Brassart D, Neeser JR, Servin AL (November 2000). "Bifidobacterium-Stämme aus der residenten menschlichen Magen-Darm-Mikroflora üben eine antimikrobielle Aktivität aus" . Gut . 47 (5): 646–52. doi : 10.1136/gut.47.5.646 . PMC 1728100 . PMID 11034580 .  
  13. ^ Pham VT, Lacroix C, Braegger CP, Chassard C (Juli 2016). „Frühe Kolonisation von funktionellen Gruppen von Mikroben im Säuglingsdarm“. Umweltmikrobiologie . 18 (7): 2246–58. doi : 10.1111/1462-2920.13316 . PMID 27059115 . 
  14. ^ Bourlieu C, Bouzerzour K, FerretBernard S, Bourgot CL, Chever S, Menard O, Deglaire A, Cuinet I, Ruyet PL, Bonhomme C, Dupont D (2015). „Die Schnittstelle zwischen Säuglingsnahrung und Fettquelle beeinflusst die Verdauung von Neugeborenen und die Darmmikrobiota“. Europäische Zeitschrift für Lipidwissenschaft und -technologie . 117 (10): 1500–1512. doi : 10.1002/ejlt.201500025 . ISSN 1438-9312 . 
  15. ^ Turroni F, Peano C, Pass DA, Foroni E, Severgnini M, Claesson MJ, Kerr C, Hourihane J, Murray D, Fuligni F, Gueimone M, Margolles A, De Bellis G, O'Toole PW, van Sinderen D, Marchesi JR, Ventura M (2012-05-11). „Vielfalt der Bifidobakterien in der Darmmikrobiota von Säuglingen“ . PLOS ONE . 7 (5): e36957. Bibcode : 2012PLoSO...736957T . doi : 10.1371/journal.pone.0036957 . PMC 3350489 . PMID 22606315 .  
  16. ^ Matamoros S, Gras-Leguen C, Le Vacon F, Potel G, de La Cochetiere MF (April 2013). "Entwicklung der Darmmikrobiota bei Säuglingen und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit" . Trends in der Mikrobiologie . 21 (4): 167–73. doi : 10.1016/j.tim.2012.12.001 . PMID 23332725 . 
  17. ^ Turroni F, Milani C, Duranti S, Ferrario C, Lugli GA, Mancabelli L, van Sinderen D, Ventura M (Januar 2018). „Bifidobakterien und der Säuglingsdarm: ein Beispiel für Koevolution und natürliche Selektion“. Zelluläre und molekulare Biowissenschaften . 75 (1): 103–118. doi : 10.1007/s00018-017-2672-0 . PMID 28983638 . S2CID 24103287 .  

Externe Links

  • Bifidobakterium bei Microbe Wiki
  • Genomes Online Database enthält viele Bifidobacterium-Genomprojekte
  • Vergleichende Analyse von Bifidobacterium-Genomen (im IMG-System des DOE )
  • Bifidobacterium bei Bac Dive - die Bakterielle Diversity-Metadatenbank
  • Bifidobakterien im Fokus
Abgerufen von " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Bifidobacterium&oldid=1045309952 "