박테리오신 생산 : 프로 바이오 틱 특성?

Alleson Dobson , Paul D. Cotter , R. Paul Ross , Colin Hill

DOI :  10.1128 / AEM.05576-11

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요약

박테리오신은 박테리아와 고세균에 의해 생성되는 풍부하고 다양한 리보솜 합성 항균 펩타이드 그룹입니다. 전통적으로 박테리오신 생산은 프로 바이오 틱 균주의 선택에서 중요한 특성으로 간주되었지만 최근까지 복잡한 미생물 군집 내에서 경쟁하거나 건강에 긍정적 인 영향을 미치는 균주의 능력에 박테리오신 생산이 미치는 영향을 확실하게 입증 한 연구는 거의 없습니다. 호스트의. 이 분야의 연구는 아직 초기 단계에 있지만 박테리오신이 위장관 내에서 여러 가지 방식으로 기능 할 수 있다는 흥미로운 증거가 있습니다. 박테리오신은 생산자를 확립 된 틈새 시장에 도입하는 것을 촉진하고 경쟁 균주 또는 병원균의 침입을 직접 억제 할 수 있습니다. 또는 미생물 총의 구성을 조절하고 숙주 면역 체계에 영향을줍니다. 여기에서는 복잡한 미생물 공동체에서 박테리오신 생산의 역할과 인간 건강을 향상시킬 수있는 잠재력을 검토합니다.

소개

프로바이오틱스는 "적절한 양으로 섭취하면 숙주에게 건강상의 이점을주는 살아있는 미생물"로 정의됩니다 ( 45 ). 그들은 인간 위장 (GI) 미생물 총 ( 44 ) 에서 유익한 성분과 바람직하지 않은 성분의 비율을 향상 시키거나 유지하는 것으로 믿어집니다 . 오늘날 사용되는 대부분의 프로바이오틱스에는 유산균, 비피도 박테리아, 비병원성 대장균 , 바실리 및 Saccharomyces boulardii 와 같은 효모를 포함한 유산균 (LAB) 종이 포함 됩니다 . 프로 바이오 틱 인간의 건강에 박테리아와의 치료 가능성을 지원하는 과학 및 임상 증거는 특히 GI 건강과 관련하여 지속적으로 증가하고있다 ( 7). 따라서 이러한 잠재적 인 바이오 치료제와 이들이 유익한 효과를 이끌어내는 메커니즘에 대한 관심이 늘고 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

몇 가지 프로 바이오 틱 작용 메커니즘이 설명되었으며, 이는 장 장벽을 강화하고 숙주 면역 체계를 조절하며 항균 물질을 생성하는 능력과 관련하여 가장 일반적 입니다. ( 8 ) 사실, 항균제의 생산은 종종 박테리아 적합성의 맥락에서 중요한 특성 으로 선험적 으로 간주 될뿐만 아니라 프로 바이오 틱 효능 측면에서도 간주됩니다. 몇몇 프로 바이오 틱 박테리아는 다른 GI 미생물과 경쟁하는 능력을 향상시킬 수 있고 잠재적으로 병원성 (질병을 일으키는) 박테리아를 억제 할 수있는 다양한 항균 화합물 (예 : 단쇄 지방산, 과산화수소, 산화 질소, 박테리오신)을 생산합니다. 1 , 6). 전통적으로 박테리오신 생산은 프로 바이오 틱 균주의 선택에 중요한 기준이되어 왔지만, 박테리아가 위장관 내에서 경쟁하고 /하거나 건강에 긍정적 인 영향을 미치는 균주의 능력에 대한 박테리오신 생산의 영향을 확실하게 입증 한 연구는 거의 없었습니다. 호스트 ( 9 ).

박테리오신은 다른 박테리아에 대해 활성이 있고 생산자가 특정 면역 메커니즘을 가지고있는 박테리아로 생성 된 펩타이드입니다 ( 10 , 30 ). 이들은 세균 및 고세균 모든 주요 계통 제조와 (크기, 구조, 동작의 모드, 항균성, 면역기구와 표적 세포 수용체에 대한 펩티드의 이종 그룹을 구성하는 21). 여기에서 우리는 복잡한 미생물 틈새 시장, 특히 위장관 내에서 박테리오신 생산의 역할에 관한 문헌을 검토합니다. . 우리는 향후 연구에 대한 제안과 박테리오신이 건강을 향상시키기 위해 잠재적으로 적용될 수있는 가능한 방법으로 결론을 내립니다.

박테리아 기능 : 생태 학적 관점

모든 박테리아와 고세균의 대부분은 적어도 하나의 박테리오신을 생산하는 것으로 추정 됩니다. ( 29 ) 이 특성의 명백한 편재성은 박테리오신이 생산에 따른 관련 에너지 비용에도 불구하고 중요한 역할을한다는 것을 의미합니다 ( 23 ). 그러나 그들의 정확한 생태 기능은 많은 논쟁의 대상이었습니다. 박테리오신은 여러 가지 방법으로 프로 바이오 틱 기능에 기여할 수 있습니다 ( 그림 1 ). 박테리오신은 이미 점유 된 틈새 시장에 생산자의 도입 및 / 또는 우위를 촉진하는 펩타이드 식민지화 기능을 할 수 있습니다 ( 48 ). 대안 적으로, 박테리오신은 (항균제 또는 직접 경쟁 균주 또는 병원체를 억제하는 펩티드를 죽이는로서 작용할 수있다 (38)). 마지막으로, 박테리오신은 쿼럼 감지 및 미생물 군집 내의 박테리아 교차 대화를 통해 다른 박테리아에 신호를 보내거나 숙주 면역 체계의 신호 세포 ( 12 , 17 , 24 , 38 , 40 )를 통해 신호 펩티드로 기능 할 수 있습니다 .

그림 1

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박테리오신 생산이 프로 바이오 틱 기능에 기여할 수있는 메커니즘. 박테리오신은 상주하는 미생물 (생균제와의 대전 촉진 펩티드 식민지화로서 작용할 수있다 (23) ); 이들은 직접 병원균 (제거 죽이는 펩티드로서 기능 할 수있다 (9) ); 또는 그들은 신호 펩티드, 다른 박테리아 또는 면역 체계에 신호를 보내는 역할을 할 수 있습니다 ( 32 , 40 , 56 ).

식민지화 펩타이드로서의 박테리오신. 일반적으로 GI 관과 관련된 높은 세포 밀도는 동일하거나 다른 종의 구성원 사이의 밀접한 세포-세포 접촉을 초래하여 협력 적 및 길항 적 미생물 상호 작용을 촉진 할 수 있습니다. ( 33 ) 항균제의 생산은 생산자가이 환경 내에서 인접한 민감한 균주에 비해 경쟁 우위를 확보 할 수있는 메커니즘을 제공 할 수 있습니다. 이 가설을 뒷받침하기 위해 Gillor et al. ( 23 ) E. coli가박테리오신 콜리 신 생산은 스트렙토 마이신 처리 마우스의 대장에서 비 콜리 신 생산 상대에 비해 장기간 지속될 수있었습니다. 시간이 지남에 따라 비 콜리 시노 겐 균주의 밀도는 10 6 에서 10 2 CFU / g 대변으로 감소한 반면, 콜리 신 생산 균주 의 밀도 는 상당히 높게 유지되었습니다 ( 23 ). 유사한 연구에서 Hillman et al. ( 25 )는 Streptococcus mutans 균주가 구강을 식민지화 하는 능력 과 박테리오신 뮤 타신 1140의 생산 사이에 강한 상관 관계가 있음을 지적했습니다. 하나의 뮤 타신 생산 균주가 인간 피험자에서 안정적으로 유지되는 것으로 나타 났으며, 이후 14 년 동안 지속되었습니다. 단일 관리 (25 – 27 ). 동종 비 박테리오신 생산 돌연변이 체를 사용한 직접적인 경쟁 연구는이 경우 수행되지 않았지만, 타액과 플라크 샘플에서 뮤 탄스 연쇄상 구균의 다른 균주가 관찰되지 않았다는 사실은이 균주의 경쟁 우위를 나타냅니다. 또한 S. pneumoniae 유형 6A 균주에 의한 BlpMN 박테리오신의 생산 은이 균주가 마우스 비 인두에서 식민지화하고 경쟁하는 능력에 기여 한다는 것이 입증되었습니다 ( 14 ). 이 연구에서 BlpMN을 생성하지 않는 돌연변이는 균주가 동일한 수로 투여되었을 때 박테리오신을 생성하는 모 균주와 경쟁하지 못했습니다. nonisogenic, non-BlpMN 생산 균주, S. pneumoniae를 사용한 코 콜로니 제이션TIGR4는 유사한 결과를 산출하여 BlpMN 박테리오신의 생산이 비 인두의 복잡한 미생물 환경 내에서 관련 균주의 경쟁력에 기여 함을 확인했습니다 ( 14 ).

예상 할 수 있듯이 GI 관련 연구도 많이 수행되었습니다. Lactobacillus murinus DPC6002 및 DPC6003, Lactobacullus pentosus DPC6004, Lactobacillus salivarius DPC6005 및 Pediococcus pentosaceus DPC6006 으로 구성된 5 계통 프로 바이오 틱 혼합물 은 돼지 살모넬라 감염 의 임상 및 미생물 학적 결과를 개선하는 것으로 나타났습니다 ( 5 ). 이후 유일한 박테리오신 생산자 인 L. salivarius DPC6005가 이유 돼지의 회장 소화관과 점막 모두에서 함께 투여 된 균주보다 우세하다는 것이 확인되었습니다 ( 57 ). L. salivarius 의 동종 비 생산 돌연변이 체이지만DPC6005는 사용되지 않았으며, 저자는이 균주의 우월한 회장 생존이 박테리오신 생산에 기인 할 수 있다고 제안했으며, 이는이 항균제가 다른 공동 투여 된 프로바이오틱스보다 경쟁 우위를 부여한다는 것을 나타냅니다 ( 57 ).

박테리오신 생산자는 또한 위장관 내에서 둔감 한 종을 조절할 수 있습니다. 최근 연구에 따르면 박테리오신을 생산하는 균주 Enterococcus faecium KH24가 생쥐의 분변 미생물 총에 상당한 영향을 미쳤습니다 ( 3 ). 본 연구에서, 생쥐는 수신 한 10 8 CFU / bacteriocinogenic의 일 E. faecium에 KH24 BAC ( + )와 변형 nonbacteriocinogenic BAC ( - ) 십이일의 기간. Lactobacillus 개체군은 비 생산자 보다 박테리오신 성 E. faecium을 먹인 마우스에서 훨씬 더 많았다 는 것이 입증되었습니다 . 저자는 E. faeciumKH24는 프로 바이오 틱으로 악용 될 수 있으며 박테리오신 성 장구균이 유익한 방식으로 토착 미생물 군을 제어하는 데 도움이 될 수 있다는 가설을 세웠습니다.

박테리오신 생산이 인간 위장관에서 미생물 생존에 기여할 수 있다는 증거도보고되었습니다. 이러한 연구 중 하나는 장 분리 Bifidobacterium longum subsp 의 기능적 게놈 분석에서 비롯되었습니다 . longum DJO10A는 박테리오신 생산이 GI 생존을위한 중요한 적응 일 수 있음을 나타냅니다. 모델 배설물 환경에서의 경쟁적 성장률 실험은 B. longum DJO10A가 비 생산성 동위 원소 변이체 B. longum DJO10-JH1 보다 장 분리주 Clostridium difficile DJOcd1 및 E. coli DJOec1 에 대해 경쟁하는 능력이 훨씬 더 큰 것으로 나타났습니다 ( 36 ). 추가하지만생체 내 연구가 필요하며, 이러한 결과는 박테리오신 생산이 인간 장에서 미생물 경쟁과 관련하여 중요한 특성이라는 추가 표시를 제공합니다.

박테리오신을 죽이는 펩티드. 체외에서 병원균을 억제하는 박테리오신 생산 미생물의 능력은 잘 문서화되었습니다 ( 23 , 35 , 52 ). 그러나 시험 관내 효능과 생체 내 보호 사이의 직접적인 상관 관계를 포함하는 연구 는 다소 부족합니다. 예를 들어, 최근에 광범위한 스펙트럼의 항균 펩타이드 락 티신 3147을 생산하는 락토 코시 가 시험관 내 에서이 병원체 에 대한 박테리오신의 효능에도 불구하고 마우스 모델에서 Listeria monocytogenes 감염에 대한 보호를 제공하지 못하는 것으로 나타났습니다 ( 18 , 50). 그러나,이 경우 생산 균주는 GI 관련 미생물이 아님을 유의해야한다. 마찬가지로, Pediococcus acidilactici UL5에 의한 pediocin PA-1 생산 은 시험관 내에서 L. monocytogenes의 생존력을 약 3 로그 까지 감소 시키지만 , 해당 효과는 생체 내에서 관찰되지 않았습니다 ( 13 ). 이 경우, P. acidilactici UL5 의 10 10 CFU / animal의 위내 투여는 L. monocytogenes에 대한 보호를 제공하지 못했습니다 .생쥐에 정제 된 페디 오신 PA-1을 투여 한 결과 ca. 배설물 목록 수의 2- 로그 감소. 실제로, 대조군 마우스에 비해 P. acidilactici 처리 된 마우스 의 장, 간 및 비장 에서 L. monocytogenes 침입 의 증가 가 관찰되었습니다 . 이러한 발견은 Bernbom 등의 이전 연구와 일치합니다. ( 2 ) 무균 쥐에서 L. monocytogenes EP2 감염 을 예방 하는 pediocin AcH 생산자 Lactobacillus plantarum DDEN 11007 의 능력을 조사했습니다 . 이 경우 L. monocytogenes 이전 에 L. plantarum DDEN 1007 도입접종 은 대조군 동물에 비해 gnotobiotic 동물의 간 및 비장 에서 L. monocytogenes 수 의 후속적인 상대적 증가를 초래했습니다 . 두 연구의 저자는 병원체 수의 증가가 장 pH의 저하에 기인 한 것으로 간주하여 Pediococcus spp에 의한 젖산 생산을 시사합니다 . 및 Lactobacillus spp. 병원체에서 유발 된 독성 유전자 생산. 이 언급되어 있지만,이 이론은 산 처리하는 것이 매우 투기 남아 L. 모노 사이토 겐은 (그 이외의 산 구성된 비해 침습적 것으로 밝혀졌다 (43)). 박테리오신 생산자가 위장관에서 병원균을 억제하는 능력을 입증 한 몇 가지 연구가 있습니다. 특히 Corr et al. ( 9 )는 L. salivarius UCC118 이 마우스에서 L. monocytogenes 감염에 대한 보호를 제공함을 발견했습니다 ( 도 2 ). 병원균의 억제는 비-박테리오신 생산 동위 원소 유도체가 마우스를 감염으로부터 보호하지 못함이 입증 되었기 때문에 2- 펩티드 박테리오신 Abp118 생산의 직접적인 결과 인 것으로 나타났습니다. 유사하게, 박테리오신 생산 인간 분리주 P. acidilactici MM33 및 L. lactis MM19는 생체 내 반코마이신 내성 장구균 (VRE) 개체군을 감소시키는 것으로 나타났습니다 (41 ). P. acidilactici MM33은 박테리오신 페디 오신 PA-1 / AcH를 생산하는 반면 L. lactis MM19는 박테리오신 니신 Z를 생산합니다.이 연구에서 마우스는 L. lactis MM19, P. acidilactici MM33 또는 P. acidilactici MM33A를 위내 투여 량으로 매일 투여 받았습니다. (비 페디 오신 생산 돌연변이) 총 16 일 동안. 투여 첫 6 일 이내에 박테리오신 생산 균주를 투여 한 동물 그룹의 VRE 수준은 검출 역치 미만이었던 반면, 비-페디 오신 생산 균주를 공급 한 마우스의 VRE 수준은 대조군 마우스의 수준과 유사했습니다.

그림 2

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L. salivarius UCC118의 박테리오신 매개 항 감염 활성 . 리스테리아 감염 전 6 일 동안 위약 (박테리아 없음, 검은 색 막대) 또는 10 9 CFU L. salivarius UCC118 (회색 막대)을 투여 한 마우스의 간에서 발광 L. monocytogenes EGDe의 생존 .

그람 양성 박테리아에 의해 생성 된 박테리오신은 일반적으로 그람 음성 병원체에 대해 거의 또는 전혀 활성을 갖지 않기 때문에 그람 음성 박테리오신 생산자는 이러한 병원균을 제어하는 데 더 큰 잠재력을 가지고있는 것으로 보입니다 ( 28 ). 특히 주목할만한 한 가지 균주는 E. coli H22입니다. H22는 마이크로 신 C7, 콜리 신 1b 및 E1을 포함한 여러 가지 박테리오신을 생산하고 , Klebsiella pneumoniae 및 Salmonella spp를 포함한 여러 병원성 장내 세균 을 시험관 내에서 억제합니다 . ( 11 ). 무균 마우스 모델을 포함하는 연구에 따르면 E. coli H22가 Shigella flexneri의 대변 개체수를 감소 시켰습니다.투여 후 6 일 이내에 4 ~ 검출 불가능한 수준. 추가적으로, 시험 관내 억제 분석은 E. coli H22가 문 " 박 테로이 데 테스 "및 비피 도박 테 리움 종의 구성원과 같은 정상적인 인간 미생물 군의 구성원에 대한 활성이 결여되어 있음을 확인했습니다 . 그 결과, 저자들은 E. coli H22가 인간과 가축의 장 감염 예방과 관련하여 유망한 프로바이오틱스라는 결론을 내 렸습니다 ( 11 ). 마찬가지로, E7은 생산 colicin 여덟 혼합물 E. 콜라이 균주 최근 안티 나타내는 것으로 밝혀졌다 대장균 O157 : H7에 소 활동 ( 51). 송아지에 콜리 시노 겐 균주 혼합물을 매일 투여하면 (10 8 CFU / 사료 1g) 대조군에 비해 E. coli O157 : H7 의 분변 배출이 2 로그 감소했습니다 . 더욱이, 조직 분석은 콜리 신 E7- 생산 대장균 균주가 병원성 콜로니 화의 정도를 현저하게 감소시키는 것으로 나타났다. 콜리 신 E7 생산이 직접적으로 연관되지는 않았지만, 저자들은 사료에 콜리 신 E7 생산 박테리아를 포함하는 것이 E. coli O157 : H7 을 방제하는 효과적인 수단이 될 수 있다고 제안했습니다 ( 51 ). 마찬가지로 Stern과 동료들 ( 53 )은 박테리오신을 생산하는 L. salivarius 또는Paenibacillus polymyxa 는 육계 병아리에서 Campylobacter jejuni 식민지 를 교란 합니다. 체외 에서 병원균 을 성공적으로 억제 했음에도 불구하고 박테리오신 생산 균주를 사용한 치료 는 닭에서 C. jejuni 수준을 효과적으로 감소시키지 못했습니다 . 그러나, 닭에게 캡슐화 된 박테리오신 250mg을 투여했을 때 병원체가 완전히 제거되었습니다. 따라서 저자는 문제의 박테리오신 이 장 환경에서 긍정적 인 효과를 이끌어 내기 에 충분한 양 의 생체 내에서 생산되지 않을 수 있다는 가설을 세웠습니다 ( 53 ).

신호 펩티드로서의 박테리오신. 세포 외 확산 성 신호 분자 (정족수 감지)를 통한 박테리아 통신을 통해 박테리아 집단이 그룹 행동을 동기화하고 조정 된 다세포 기능을 촉진 할 수 있습니다 ( 22 ). 그람 음성 박테리아에서는 ( N- 아실) 호모 세린 락톤이 일반적으로 신호 분자 역할을하는 반면, 그람 양성 박테리아에서는 일부 박테리오신을 포함한 펩타이드가 종종 신호 작용제 역할을합니다 ( 54 ). 따라서, 적어도 일부가 박테리오신은 고농도 억제제로서 작용 및 낮은 농도에서 화합물 시그널링 등의 이중 역할을한다고 제안되었다 ( 19). 따라서 프로 바이오 틱 균주에 의해 생성 된 박테리오신은 장 환경에서 정족수 감지 분자 또는자가 유도 펩타이드 역할을 할 수도 있습니다.

그람 양성균의 일반 펩티드 쿼럼 센싱 세포막에있는 히스티딘 단백질 키나아제 (HPK)로 구성된 이성 규제 신호 전달계 및 세포 내 위치 응답 레귤레이터 (RR) (관련된 32). 이들은 신호 펩티드를 감지하고 적절한 세포 반응을 유도하는 역할을합니다. 자가 유도 시스템의 경우 정상 성장시 신호 펩티드가 낮은 수준으로 생성되는 것으로 생각되지만 특정 농도 임계 값 이상으로 존재하면자가 유도 펩티드가 HPK의 N- 말단 도메인에 결합하여자가 인산화 및 활성화. 그런 다음 HPK는 포스 포릴기를 RR로 전달하여 궁극적으로 전사 수준에서 반응을 유발합니다. 자가 유도 펩티드는 일반적으로 신호 역할 외에 다른 기능은 없지만 일부자가 유도 펩티드는 항균제로도 기능하는 것으로 알려져 있습니다. 이 이중 기능의 전형적인 예는 박테리오신 니신과 관련이 있습니다. Nisin은 살해 분자와 신호 분자로 작용합니다.32 ). 이 현상은 또한 일부 Bacillus subtilis 균주에 의해 생성 된 subtilin, L. salivarius UCC118 및 L. plantarum C11에 의해 각각 생성 된 salivaricin Abp118 및 plantaricin A를 포함한 다른 박테리오신과 관련이 있습니다 ( 20 , 24 , 31 ).

최근 증거에 따르면 박테리오신은 자신의 합성을 조절하는 것 외에도 종간 의사 소통 또는 박테리아 교차 대화에 관여 할 수 있습니다. plantaricin A 생산자 L. plantarum DC400을 여러 종의 사워 도우 LAB와 공동 배양 한 결과, 박테리아 파트너에 따라 DC400에서 박테리오신 생산이 다양한 정도로 유도되는 것으로 나타났습니다 ( 15 ). plantaricin A의 생산은 plantaricin A- 민감성 균주 인 L. sanfranciscensis DPPMA174 에 의해 가장 강력하게 유도되었습니다 . plantaricin A 펩타이드의 존재는 차례로 L. sanfranciscensis 에서 반응을 유도했습니다 .스트레스 반응과 아미노산 및 에너지 대사에 관여하는 단백질의 과발현으로 이어집니다. 따라서 plantaricin A 생산은 박테리아가 통신하는 수단으로 작용하여 시작 LAB 집단의 표현형 특성을 형성하고 발효에 대한 후속 기여도를 형성합니다 ( 16 ). 이 현상은 L. plantarum NC9 및 L. acidophilu s La-5에서 각각 생산되는 plantaricin NC8 및 lactacin B를 포함한 다른 박테리오신 시스템과도 관련이 있습니다. ( 39 , 55). 사워 도우 발효는 서로 다른 종의 LAB가 상호 작용하는 복잡한 생태계를 나타내므로 위장관 내에서 밀접하게 관련된 박테리아 간에도 유사한 상호 작용이 발생한다고 생각할 수 있습니다.

최근 박테리오신이 면역 체계에 미치는 영향에 대한 증거가 나타났습니다. 더 구체적으로, Meijerink et al. ( 40 ) 및 van Hemert et al. ( 56 )은 각각 수지상 및 말초 혈액 단핵 세포의 면역 반응에 영향을 미칠 수 있는 많은 L. plantarum 유전자를 확인했습니다. L. plantarum WCFSI 게놈 에서 이러한 유전자의 삭제는 사이토 카인 프로파일에 상당한 변화를 가져 왔습니다. 특히, 확인 된 후보 유전자의 대부분은 박테리오신 생산 및 / 또는 분비에 관여했습니다. 두 연구의 저자는 L. plantarum이 생산하는 박테리오신이위장관에서 분비되는 인간 항균 펩타이드와 유사한 방식으로 면역 반응을 조절할 수 있습니다. 이전 결과는 L. plantarum WCFS1 plantaricin 유전자가 실제로 마우스의 위장관에서 유도되었으므로 plantaricin 생산이 실제로 장에서 발생 한다는 것을 입증하는 것이 중요합니다 ( 4 , 56 ). 이 plantaricin이 면역 기능에 미치는 영향이 단순히 분리 된 사례인지 아니면 박테리오신 펩타이드의 더 일반적인 특징인지 확인하기 위해 다른 박테리오신 성 균주에 대한 향후 조사가 필요합니다.

인간의 건강과 미래 방향에 대한 박테리오신의 응용

인간 건강의 박테리오신. bacteriocinogenic probiotics 외에도 정제되거나 부분적으로 정제 된 bacteriocin은 표적 병원성 박테리아의 치료와 관련하여 큰 가능성을 가지고 있으며 궁극적으로 기존 항생제에 대한 약물 및 / 또는 새로운 대안으로 사용될 수 있습니다 . ( 22 ) 살모넬라 뉴 포트 감염 마우스 모델을 사용한 최근 연구 에 따르면 마이크로 신 J25로 처리하면 대조군 마우스와 비교하여 비장과 간에서 병원체의 생존 가능한 수가 2 ~ 3 로그 감소한 것으로 나타났습니다 ( 37 ). Bacillus sp.에 의해 생산되는 Mersacidin . 균주 HIL Y85는 메티 실린 내성 황색 포도상 구균 에 대해서도 활성이었습니다.(MRSA) 하이드로 코르티손 처리 된 마우스 비염 모델 ( 34 ). 이 박테리오신은 식민지화 시간 및 접종 횟수와 관계없이 마우스의 비강 상피에서 MRSA를 완전히 박멸 할 수있었습니다. Streptococcus mutans에 의해 생산 된 단일 용량의 mutacin B-Ny266 은 이전에 메티 실린에 감염된 S. aureus Smith ( 42 ) 에 감염된 마우스에 복강 내 투여했을 때 100 % 보호 하는 것으로 나타났습니다 . 마지막으로, Lactococcus lactis DPC3147과 Bacillus thuringiensis DPC6431에서 각각 생산 된 lacticin 3147과 thuricin CD 모두 C. difficile 에 대한 억제 활성을 나타냈다 는 사실이 주목할 만합니다 .에서 생체 결장 (모델 46 , 47 ). 이 2- 펩티드 박테리오신이 C. difficile 감염 의 생체 외 모델 에서 기존의 항생제 (예 : 메트로니다졸 및 반코마이신)만큼 효과적인 것으로 나타났기 때문에 Thuricin CD가 특히 중요 합니다. 그러나 기존 항생제와 달리 thuricin CD는 GI 집단의 주요 변화를 일으키지 않았으며, 이는 재발 성 C. difficile 감염의 원인이되었습니다 . ( 49 ) 임상 실습에서 박테리오신의 가치를 완전히 결정하려면 추가 연구가 필요하지만 이러한 결과는 인간 건강에 대한 잠재력을 강조합니다.

향후 방향. 박테리오신 구조 / 기능, 조절 및 면역에 대한 우리의 이해와 관련하여 광범위한 진전이 있었지만 위장관에서 박테리오신 생산을 제어하는 요인에 대한 완전한 이해를 얻으려면 추가 연구가 필요합니다. 예를 들어 생체 내에서 박테리오신 활성을 평가하는 표준화 된 방법동물 모델, 효과적인 복용량 및 정량화 방법의 변화로 인해 다른 실험실의 데이터를 직접 비교하는 데 문제가 있었기 때문에 유용 할 것입니다. 이와 관련하여 향후 조사는 포유류 숙주에서 박테리오신 생산과 역사적으로 관련된 가변성과 불일치를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 기능이 개별 프로 바이오 틱에 따라 변경 될 가능성이 있으므로 박테리오신 생산 및 비 생산 동종 균주를 직접 비교하는 생체 내 모델 의 추가 사용 이 중요합니다. 이 정보는 궁극적으로 박테리오신 생산자의 건강에 미치는 영향을 정확하게 평가할 수있는 인간 실험으로 이어질 수 있습니다.

결론

종합적으로,이 리뷰에 제시된 결과는 포유류 위장관에서 박테리오신 생산과 관련된 복잡성을 강조합니다. 균주 생존, 박테리오신의 특정 활성, 투여 요법, 동물 모델 및 표적 유기체를 포함한 완화 인자가 모두 박테리오신이 생체 내 에서 기능하는 능력에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 또한, 체외에서 활발하게 생산 되는 박테리오신 은 반드시 위장관 내에서 충분히 다량으로 생산되지 않거나 전혀 생산되지 않을 수 있습니다 ( 28 ). 생균제 생존, 박테리오신 생산 및 박테리오신 활성에 영향을 미치는 요인에 대한 철저한 조사가 시험관 내 억제와생체 내 결과. 궁극적으로, 생체 내 박테리오신 생산의 효능에 대해 아직 답변되지 않은 많은 질문이 남아 있습니다 . 추가 조사는 위장관에서 박테리오신 생산 균주의 역할을 더욱 밝혀 낼 것이며, 이는 아마도 향상된 박테리오신 기능을 가진 우수한 프로바이오틱스의 개발로 이어질 것입니다. 이 정보는 궁극적으로 bacteriocinogenic probiotics와 인간 및 수의학 건강에 대한 잠재적 응용 프로그램에 대한 더 큰 이해로 이어질 것입니다.

승인

이 연구는 아일랜드 과학 재단이 자금을 지원하는 과학, 공학 및 기술 센터, 영양 약물 센터의 지원을 받았습니다.

Copyright © 2012, American Society for Microbiology. 판권 소유.

참고 문헌

1. ↵Atassi F ,Servin AL. 2010 . 장내, 요로 병원성 및 질염 관련 병원균에 대한 장내 균주 Lactobacillus johnsonii NCC933 및 질 균주 Lactobacillus gasseri KS120.1 의 사멸 활성에서 젖산과 과산화수소의 개별적 및 협력 적 역할 . FEMS Microbiol. 레트 사람. 304 : 29 – 38 .CrossRefPubMedGoogle 학술 검색

2. ↵Bernbom N ,외. 2006 . Lactococcus lactis 가 장내 미생물의 구성에 미치는 영향 : nisin의 역할 . Appl. 환경. 미생물. (72) : (239) - 244 .초록 / 무료 전문Google 학술 검색

3. ↵Bhardwaj A ,외. 2010 . in vitro 및 in vivo 조건에서 세균성 Enterococcus faecium KH 24 균주 의 프로 바이오 틱 잠재력에 대한 안전성 평가 및 평가 . Int. J. Food Microbiol. 141 : 156 - 164 .CrossRefPubMedGoogle 학술 검색

4. ↵브론 PA ,Grangette C ,Mercenier A ,de Vos WM ,Kleerebezem 남. 2004 . 쥐의 위장관에서 유도 된 Lactobacillus plantarum 유전자의 확인 . J. Bacteriol. 186 : 5721 - 5729 .초록 / 무료 전문Google 학술 검색

5. ↵케이시 PG ,외. 2007 . 5 균주 프로 바이오 틱 조합은 살모넬라 엔테 리카 혈청 형 티피 무리 움에 감염된 돼지의 병원체 배출을 줄이고 질병 징후를 완화 합니다. Appl. 환경. 미생물. 73 : 1858 – 1863 .초록 / 무료 전문Google 학술 검색

6. ↵Chenoll E ,외. 2011 . 병원성 박테리아 인 Helicobacter pylori 에 대해 활성이 있는 새로운 프로 바이오 틱 Bifidobacterium bifidum CECT 7366 균주 . Appl. 환경. 미생물. 77 : (1335) - 1343 .초록 / 무료 전문Google 학술 검색

7. ↵Collado MC ,Isolauri E ,Salminen S ,Sanz Y. 2009 . 장 건강에 대한 probiotic의 영향 . Curr. Drug Metab. 10 : 68 - 78 .CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle 학술 검색

8. ↵Corr SC ,힐 C ,가한 CGM. 2009 . 프로바이오틱스가 위장관 병원균을 억제하는 메커니즘 이해 . Adv. Food