Получение метаболитных комплексов пробиотических микроорганизмов с выраженными противомикробными свойствами

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.14739/2310-1210.2021.1.224923

Ключевые слова:

метаболиты, дезинтеграт, антибактериальная активность, сахаромицеты, лактобактерии, полирезистентные штаммы

Аннотация

Получение метаболитных комплексов пробиотических микроорганизмов с выраженными противомикробными свойствами

Цель работы – новым авторским способом получить метаболитные комплексы с выраженными антибактериальными свойствами и обосновать перспективность их применения для конструирования противомикробных полифункциональных препаратов.

Материалы и методы. Метаболитные комплексы Lactobacillus rhamnosus GG, Lactobacillus plantarum, Saccharomyces boulardii, Enterococcus faecium получали культивированием продуцентов в ультразвуковых дезинтегратах других пробиотических микроорганизмов. Определение к ним чувствительности антибиотикорезистентных штаммов Escherichia coli PR и Staphylococcus haemolyticus PR осуществляли качественным методом. Суспензию тест-культур (оптическая плотность 1,0 ед. по шкале McFarland) после инкубирования с метаболитами (2, 24 и 48 часов при температуре 37 °С) высевали на агар Мюллера–Хинтона. Отсутствие роста свидетельствовало об антибактериальной активности метаболитного комплекса по отношению к микроорганизму.

Результаты. Культивирование S. boulardii в дезинтегратах S. boulardii / L. rhamnosus / L. plantarum / E. faecium, L. plantarum в дезинтегратах L. rhamnosus / E. faecium, а L. rhamnosus в дезинтегратах L. plantarum сопровождалось нарастанием биомассы избранных микроорганизмов (р ≤ 0,03) и продуцированием метаболитов. Наряду с одинаковым увеличением клеток S. boulardii в дезинтегратах S. boulardii / L. rhamnosus / L. plantarum / E. faecium большей активностью в отношении подавления жизнедеятельности E. coli PR и S. haemolyticus PR владели продукты жизнедеятельности, полученные в дезинтегратах лактобактерий и энтерококков. Повышение уровня антибактериальной активности свидетельствует о преимуществе нового способа. Улучшение заключается также в расширении спектра метаболитных комплексов благодаря культивированию продуцентов в дезинтегратах других пробиотиков для получения оригинальных биологически активных веществ с высокими антибактериальными свойствами в отношении возбудителей заболеваний. К преимуществам относится и исключение многоэтапности процедуры по отдельному получению дезинтеграта одного пробиотического микроорганизма и продуктов жизнедеятельности другого благодаря объединению различных этапов в единый процесс.

Выводы. Дезинтеграты в качестве питательной среды можно использовать не только для собственных продуцентов, но и для других штаммов/видов и различных пробиотических микроорганизмов (грибов и бактерий). Установлено повышение антибактериальных свойств метаболитных комплексов новым способом получения. Доказана перспективность конструирования на их основе противомикробных полифункциональных препаратов.

Библиографические ссылки

Bengtsson, T., Lönn, J., Khalaf, H., & Palm, E. (2018). The lantibiotic gallidermin acts bactericidal against Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus and antagonizes the bacteria-induced proinflammatory responses in dermal fibroblasts. MicrobiologyOpen, 7(6), Article e00606. https://doi.org/10.1002/mbo3.606

Geitani, R., Ayoub Moubareck, C., Touqui, L., & Karam Sarkis, D. (2019). Cationic antimicrobial peptides: alternatives and/or adjuvants to antibiotics active against methicillin-resistant Staphylococcus aureus and multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa. BMC Microbiology, 19(1), Article 54. https://doi.org/10.1186/s12866-019-1416-8

Sharma, A., & Srivastava, S. (2014). Anti-Candida activity of two-peptide bacteriocins, plantaricins (Pln E/F and J/K) and their mode of action. Fungal Biology, 118(2), 264-275. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2013.12.006

Isayenko, O. Y., Knysh, O. V., Babych, Y. M., Ryzhkova, T. N., & Dyukareva, G. I. (2019). Effect of disintegrates and metabolites of Lactobacillus rhamnosus and Saccharomyces boulardii on biofilms of antibiotic resistant conditionally pathogenic and pathogenic bacteria. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 10(1), 3-8. https://doi.org/10.15421/021901

Hanchi, H., Hammami, R., Gingras, H., Kourda, R., Bergeron, M. G., Ben Hamida, J., Ouellette, M., & Fliss, I. (2017). Inhibition of MRSA and of Clostridium difficile by durancin 61A: synergy with bacteriocins and antibiotics. Future Microbiology, 12(3), 205-212. https://doi.org/10.2217/fmb-2016-0113

Isaienko, O. Yu., Knysh, O. V., Babych, Ye. M., Kivva, F. V., Horbach, T. V., & Balak, O. K. (2018). Sposib oderzhannia metabolitiv probiotychnykh shtamiv bakterii [The method of obtaining metabolites of probiotic strains of bacteria]. Ukraine Patent UA 123122. https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=244153

Isaienko, O. Yu., Knysh, O. V., Babych, Ye. M., Zachepylo, S. V., Polianska, V. P., Vashchenko, V. L., Kovalenko, O. I., & Balak, O. K. (2018). Sposib oderzhannia kombinatsii metabolitiv probiotychnykh shtamiv hrybiv i bakterii [Method of obtaining a combination of metabolites of probiotic strains of fungi and bacteria]. Ukraine Patent UA 126603. https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=248660

Gao, S., Hemar, Y., Ashokkumar, M., Paturel, S., & Lewis, G. D. (2014). Inactivation of bacteria and yeast using high-frequency ultrasound treatment. Water Research, 60, 93-104. https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.04.038

Wordon, B. A., Mortimer, B., & McMaster, L. D. (2012). Comparative real-time analysis of Saccharomyces cerevisiae cell viability, injury and death induced by ultrasound (20kHz) and heat for the application of hurdle technology. Food Research International, 47(2), 134-139. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2011.04.038

Isaenko, О. Yu., Knysh, O. V., Babych, E. M., Kivva, F. V., Balak, O. K., & Naboychenko, O. A. (2017). Vplyv produktiv metabolizmu Lactobacillus rhamnosus GG na test-kultury stafilokokiv ta korynebakterii [The influence of metabolic products of Lactobacillus rhamnosus GG on the test-culture of staphylococcus and corynebacterium]. Visnyk problem biolohii i medytsyny, (2), 246-251. [in Ukrainian].

Sharma, M., & Shukla, G. (2020). Administration of Metabiotics Extracted From Probiotic Lactobacillus rhamnosus MD 14 Inhibit Experimental Colorectal Carcinogenesis by Targeting Wnt/β-Catenin Pathway. Frontiers in Oncology, 10, Article 746. https://doi.org/10.3389/fonc.2020.00746

Soltani, S., Hammami, R., Cotter, P. D., Rebuffat, S., Said, L. B., Gaudreau, H., Bédard, F., Biron, E., Drider, D., & Fliss, I. (2021). Bacteriocins as a new generation of antimicrobials: toxicity aspects and regulations. FEMS Microbiology Reviews, 45(1), Article fuaa039. https://doi.org/10.1093/femsre/fuaa039

Isayenko, O. Y. (2019). Protydyfteriini vlastyvosti strukturno-metabolitnykh kompleksiv probiotychnykh shtamiv laktobakterii i sakharomitsetiv u testakh in vitro ta in vivo [Anti-diphtheria properties of structural-metabolites complexes of Lactobacteria and Saccharomyces probiotic strains]. Fiziolohichnyi zhurnal, 65(6), 51-61. https://doi.org/10.15407/fz65.06.051 [in Ukrainian].

Isayenko, O. Y., Knysh, O. V., Kotsar, O. V., Ryzhkova, T. N., & Dyukareva, G. I. (2019). Evaluation of anti-microbial activityof filtrates of Lactobacillus rhamnosus and Saccharomyces boulardii against antibiotic-resistant gram-negative bacteria. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 10(2), 245-250. https://doi.org/10.15421/021937

Опубликован

2021-02-18

Выпуск

Раздел

Оригинальные исследования