Реутерин

Научная статья

Спектр ингибирующей активности реутерина, вырабатываемого Lactobacillusreuteri, в отношении кишечной флоры.

Велентайн Клюсик, Кристоф Лакруа, Сабина Волленвейдер, Марк Дюбуаи Гвенелл Ле Блей

Исследовательский институт пищевых продуктов и питания, лаборатория пищевых биотехнологий, Швейцарский Федеральный институт технологий, Цюрих, Швейцария

BMCMicrobiology 2007, 7:101doi:10.1186/1471-2180-7-101

Электронная версия является полной версией статьи и доступна онлайн по адресу: http://www.biomedcentral.com/1471-2180/7/101

© 2007 Cleusix и соавт.; владелец лицензии BioMed Central Ltd.
Это статья открытого доступа, распространяемая на условиях лицензии Creative Commons с указанием авторства (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0), которые позволяют неограниченное использование, распространение и воспроизведение любым способом, при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Обоснование

Реутерин, вырабатываемый из глицерина Lactobacillusreuteri, представителем нормальной флоры кишечника человека, является противомикробным препаратом широкого спектра действия. Было высказано предположение, что реутерин может играть определенную роль в пробиотическом действии Lb. reuteri. Реутерин активен в отношении патогенной кишечной флоры, дрожжей, грибов, простейших и вирусов, но его влияние на условно-патогенную кишечную флору неизвестно. Более того, до сих пор не ясен механизм действия реутерина. Глутатион, мощный антиоксидант, который также играет ключевую роль в детоксикации реактивных альдегидов, защищает определенные бактерии от окислительного стресса, а также может иметь отношение к устойчивости к реутерину. Целью данной работы была проверка активности реутерина в отношении репрезентативной панели кишечных бактерий и исследование возможной корреляции между внутриклеточными низкомолекулярными тиолами (LMW-SH), такими как глутатион, перекисью водорода и / или чувствительностью реутерина. Реутерин вырабатывался Lb. reuteri SD2112 в растворе чистого глицерина, очищался и использовался для проверки минимальной ингибирующей (МИК) и минимальной бактерицидной концентрации (МБК). Также анализировали чувствительность перекиси водорода и концентрации внутриклеточных LMW-SH.

Результаты

Наши данные показали, что большинство исследуемых кишечных бактерий демонстрировали MИК ниже, чем у чувствительного индикатора Escherichiacoli(7.5–15 ммоль). Лактобактерии и Clostridiumclostridioformeбыли более устойчивыми в диапазоне МИК от 15 до 50 ммоль. Не было выявлено корреляции между бактериальной внутриклеточной концентрацией LMW-SH, в том числе, глутатиона, и чувствительностью к реутерину или перекиси водорода.

Заключение

Наши данные показали, что кишечные бактерии выявили высокую чувствительность к реутерину, и что их внутриклеточная концентрация LMW-SH не связана напрямую с их резистентностью к реутерину или перекиси водорода. Это говорит о том, что детоксикация LMW-SH, такими как глутатион, не является основным механизмом, и, вероятно, другие механизмы участвуют в устойчивости бактерий к реутерину и перекиси водорода.

Lactobacillusreuteriявляется гетероферментативной молочнокислой бактерией, которая принадлежит к аутохтонной микрофлоре человека и животных [1]. Исследования на животных показали, что определенные штаммы Lb. reuteri, используемые в качестве пробиотиков, могут обеспечить защиту от вредного воздействия некоторых микробиологических, химических и физических стресс-факторов, снизить уровень холестерина; модулировать иммунный ответ, а также улучшить развитие ткани подвздошной  кишки[2-4].

Было показано, что Lb. reuteriSD2112 (ATCC 55730) уменьшает заболеваемость и степень тяжести диареи различной этиологии у детей и взрослых [5-7],обеспечивает пассаж по желудку и верхним отделам кишечника и временно колонизирует желудочно-кишечный тракт человека [6]. Действительно, этот штамм более десяти лет использовали в качестве пробиотика и / или закваски в пищевой и медицинской продукции [4].

В присутствии глицерина Lb. reuteri может синтезировать 3-гидроксипропиональдегид (3-HPA). 3-HPA экскретируется в среду, где он образует вместе с гидратом и димером (реутерином), динамическое многокомпонентное равновесие (HPA, HPA-система, называемая в большинстве публикаций реутерином) [4].Реутерин является мощным антимикробным средством, активным в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также дрожжей, плесеней и простейших [8]. Реутерин синтезируется in vitro при рН, температуре и анаэробных условиях, близких к условиям желудочно-кишечного тракта [9]. In vivo, синтез активного реутерина может происходить в толстой кишке в процессе метаболизма Lb. reuteri, при наличии достаточного количества глицерина, который является продуктом микробиологического брожения в просвете кишечника, переваривания жиров в просвете кишечника, отторжения слизи и десквамированных эпителиальных клеток и кишечного клиренса эндогенного глицерина плазмы[2]. По нашим данным, в настоящее время нет данных о количестве доступного глицерина для бактериального преобразования в реутерин в кишечнике человека.

Реутерин является водорастворимым, эффективным в широком диапазоне рН, устойчивым к протеолитическим и липолитическим ферментам и поэтому изучен как пищевой консервант или вспомогательное терапевтическое средство [4,8,10]. Полагают, что реутерин также играет роль в пробиотических эффектах Lb. reuteri SD2112, но его механизм действия на рост микроорганизмов не выяснен из-за крайне сложной химической HPA-системы [4].Было предположено, что реутерин может ингибировать активность бактериальной рибонуклеотидной редуктазы, фермента, катализирующего первый этап синтеза ДНК, путем конкуренции (HPA-димер) с рибонуклеотидами за места связывания или с помощью реакции (3-HPA) с нестабильными сульфгидрильными группами рибонуклеотидной редуктазы или с тиоредоксином, необходимым для ферментативной активности [11].Ингибирование превращения рибонуклеотидов в дезоксирибонуклеотиды могло бы объяснить широкий спектр действия реутерина [11]. Оно также предполагает, что механизм действия реутерина может быть направлен на сульфгидрильные ферменты, и что устойчивость бактерий к реутерину может быть связана с внутриклеточными уровнями LMW-SH таких, как глутатион (неопубликованные данные).

Восстановленный глутатион (GSH), является цистеин-содержащим трипептидом, наиболее часто встречающимся в грамотрицательных бактериях, таких как пурпурные бактерии и сине-зелёные водоросли. Самые высокие концентрации GSH наблюдаются в аэробах или факультативных анаэробах, в то время как облигатные анаэробы, как правило, лишены GSH, но обладают другими растворимыми тиоловыми соединениями[12]. Тем не менее, некоторые факультативные анаэробные грамположительные бактерии (например, Lactococcuslactis, подвид. lactis, StreptococcusagalactiaeАТСС 12927 или EnterococcusfaecalisАТСС 29212) могут синтезировать значительное количество GSH, тогда как другие (например, Lactococcuslactis, подвид. cremorisZ8, или StreptococcusmutansАТСС 33402) могут извлекать GSH из питательной среды, но эта способность является штаммо-зависимой[13,14].GSH выполняет важные функции у бактерий, включая контроль окислительно-восстановительного потенциала, защиты от окислительного стресса, детоксикаци