Что такое Propionibacterium freudenreichii ? Краткая информация

Что такое Propionibacterium freudenreichii ?

Краткая справка:

Propionibacterium freudenreichii – основной вид классических («молочных») пропионовокислых бактерий (ПКБ), которые широко используется в пищевой промышленности в качестве стартера при производстве сыров швейцарского типа, таких как Эмменталь и Маасдам. Эти бактерии необходимы для развития орехового и сладковатого вкуса, а продукция СО₂ отвечает за внешний вид типичных сырных “дырочек” [1]. Примерно один миллиард живых клеток P. freudenreichii присутствует в одном грамме Эмменталя [2].

В пищевой и фармацевтической промышленности P. freudenreichii используется  также в качестве продуцента витаминов - штаммы обладают способностью продуцировать витамины группы B, например, рибофлавин [3] и кобаламин (много витамина В12) [4].

В дополнение к традиционному использованию ПКБ, исследования недавно сосредоточились на пользе для здоровья, связанной с P. freudenreichii [1]. Показано, что потребление этой бактерии модулирует микробиоту кишечника, что делает P. freudenreichii одновременно пробиотиком и пребиотиком [5].

Польза для здоровья бактерии P. freudenreichii

1) Благотворно изменяет микробиоту кишечника

• Propionibacterium freudenreichii стимулирует рост бифидобактерий в толстой кишке у здоровых добровольцев [6, 7].
• Ростовый бифидогенный стимулятор (BGS) - пребиотический препарат из P. freudenreichii стимулирует рост бифидобактерий [8]

2) Является противовоспалительной и может быть полезной при лечении ВЗК

• Propionibacterium freudenreichii эффективна в лечении язвенного колита легкой и средней степени тяжести в экспериментальном исследовании на людях [8].
• Компонент из P. freudenreichii подавляет продукцию провоспалительных цитокинов и ослабляет колит в исследовании на мышах [9].
• P. freudenreichii ускоряет заживление у крыс при колите [6, 10].
• Компонент P. freudenreichii улучшал выживаемость и уменьшал повреждение у мышей с колитом, ослабляя воспаление толстой кишки за счет балансирования кишечной бактериальной флоры и подавления лимфоцитарной инфильтрации [11].

4) Снимает Запор

• Propionibacterium freudenreichii  снимает запоры у молодых здоровых женщин [12].

4) Связывает Токсины

• Propionibacterium freudenreichii эффективно связывает кадмий и свинец в концентрационных диапазонах, обычнонаблюдаемых в пищевых продуктах [13].

5) Борется с Раком

• Propionibacterium freudenreichii  способна убивать раковые клетки толстой кишки у крыс [14].
• Пропионибактерии индуцируют внутренний апоптоз раковых клеток толстой кишки, через производство и высвобождение SCFA (пропионата и ацетата), действующих на митохондрии [15].
• Молоко, ферментированное P. freudenreichii, убивает раковые клетки желудка человека и усиливает цитотоксичность камптотецина, препарата, используемого в химиотерапии рака желудка [16].

6) Предотвращает остеопороз

• Исследование показало, что пероральное введение живых или термически убитых молочных пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii предотвращает индуцированную остеопорозом потерю костной массы  [20].

7) Противодействует ожирению и имеет антидиабетический эффект

P. freudenreichii снижает накопление жира, уменьшая ожирение независимо от того, является ли бактерия живой или убитой нагреванием, а также предотвращает повреждение печени и эффективно снижает уровень глюкозы в крови и инсулин крови натощак у мышей находившихся на высокожировой диете. В заключение, P. freudenreichii облегчает ожирение и метаболический синдром [21].

Противовоспалительные механизмы:

1. Увеличивается содержание бутирата [8, 11] и количество бифидобактерий, лактобацилл [17, 11].
2. Уменьшает Ил-1 β , ИЛ-6 и ФНО-α [11] и увеличивает Ил-10 [18].
3. Увеличивается количество пропионата (пропионовой кислоты) в ободочной кишке [19]:

• В работе Jan, G.; et al. Propionibacteria induce apoptosis of colorectal carcinoma cells via short-chain fatty acids acting on mitochondria. Cell Death & Differentiation. 9, 179-188 (2002). показано как пропионовокислые бактерии индуцируют апоптоз клеток колоректальной карциномы через короткоцепочечные жирные кислоты (в частности, пропионовую кислоту или пропионат) воздействуя на митохондрии.
• В работе Mario M. Zaiss., et al. Short-chain fatty acids regulate systemic bone mass and protect from pathological bone loss. Nature Communications, 9, Article number: 55 (2018) показано, что пропионат защищает костную систему от патологического разрушения (предотвращает остеопороз).
• В работе Chambers ES, et al. Effects of targeted delivery of propionate to the human colon on appetite regulation, body weight maintenance and adiposity in overweight adults. Gut 2015; 64: 1744–1754 говорится, как адресная доставка пропионата в толстую кишку нормализует вес у взрослых.
• В работе Jonathan Scheiman, Sarah Lessard, Aleksandar D. Kostic, et al. Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism. Nature Medicine, 2019  показано, что пропионат повышает физическую выносливость.
• В работе Lesley Hoyles, Simon McArthur, et. al. Microbiome–host systems interactions: protective effects of propionate upon the blood–brain barrier. Microbiome, 2018 британские ученые показали защитные эффекты пропионата на гематоэнцефалический барьер (ГЭБ)  - физиологический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой, поддерживающий гомеостаз мозга.

Безопасность

P. freudenreichii широко применяется в пищевой промышленности и считается безопасной.

Литература:

1. Stéphanie-Marie Deutsch, et. al. Contribution of Surface β-Glucan Polysaccharide to Physicochemical and Immunomodulatory Properties of Propionibacterium freudenreichii. Appl Environ Microbiol. 2012 Mar; 78(6): 1765–1775.
2. Valérie Gagnaire, et. al. Emmental Cheese Environment Enhances Propionibacterium freudenreichii Stress Tolerance. PLoS One. 2015; 10(8): e0135780.
3. Le Blanc JG, et. al.A novel dairy product fermented with Propionibacterium freudenreichii improves the riboflavin status of deficient rats. Nutrition. 2006 Jun;22(6):645-51.
4. Paulina Deptula, et. al.BluB/CobT2 fusion enzyme activity reveals mechanisms responsible for production of active form of vitamin B₁₂ by Propionibacterium freudenreichii. Microb Cell Fact. 2015; 14: 186.
5. Le Maréchal C, et. al. Surface proteins of Propionibacterium freudenreichii are involved in its anti-inflammatory properties. J Proteomics. 2015 Jan 15;113:447-61
6. Uchida M, et. al.Characteristic of milk whey culture with Propionibacterium freudenreichii ET-3 and its application to the inflammatory bowel disease therapy. Inflammopharmacology. 2007 Jun;15(3):105-8.
7. Keiko SATOMI, et. al.Effects of Culture-Powder of Propionibacterium freudenreichii ET-3 on Fecal Microflora of Normal Adults. Bioscience Microflora Vol. 18 (1), 27-30, 1999
8. Suzuki A, et. al.Bifidogenic growth stimulator for the treatment of active ulcerative colitis: a pilot study. Nutrition. 2006 Jan;22(1):76-81.
9. Okada Y, et. al.1,4-Dihydroxy-2-naphthoic acid from Propionibacterium freudenreichii reduces inflammation in interleukin-10-deficient mice with colitis by suppressing macrophage-derived proinflammatory cytokines. J Leukoc Biol. 2013 Sep;94(3):473-80
10. Uchida M, et. al. Milk whey culture with Propionibacterium freudenreichii ET-3 is effective on the colitis induced by 2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid in rats.  J Pharmacol Sci. 2005 Dec;99(4):329-34.
11. Y Okada,  S Miura, et. al.Propionibacterium freudenreichii component 1.4-dihydroxy-2-naphthoic acid (DHNA) attenuates dextran sodium sulphate induced colitis by modulation of bacterial flora and lymphocyte homing. Gut. 2006 May; 55(5): 681–688.
12. Kenichi HOJO, et. al.Effect of Ingested Culture of Propionibacterium freudenreichii ET-3 on Fecal Microflora and Stool Frequency in Healthy Females. Bioscience and Microflora.Volume 21 (2002) Issue 2. Article overview
13. Ibrahim F, et. al.Probiotic bacteria as potential detoxification tools: assessing their heavy metal binding isotherms. Can J Microbiol. 2006 Sep;52(9):877-85.
14. Lan A, Bruneau A, et. al.Increased induction of apoptosis by Propionibacterium freudenreichii TL133 in colonic mucosal crypts of human microbiota-associated rats treated with 1,2-dimethylhydrazine. Br J Nutr. 2008 Dec;100(6):1251-9.
15. Fabien J. Cousin, et. al.The probiotic Propionibacterium freudenreichii as a new adjuvant for TRAIL-based therapy in colorectal cancer. Oncotarget. 2016 Feb 9; 7(6): 7161–7178.
16. Fabien J. Cousin, et. al.Milk Fermented by Propionibacterium freudenreichii Induces Apoptosis of HGT-1 Human Gastric Cancer Cells. PLoS One. 2012; 7(3)
17. Uchida M, et. al. Safety of high doses of Propionibacterium freudenreichii ET-3 culture in healthy adult subjects. Regul Toxicol Pharmacol. 2011 Jul;60(2):262-7.
18. Benoît Foligné, Gwénaël Jan, at. al. Promising Immunomodulatory Effects of Selected Strains of Dairy Propionibacteria as Evidenced In Vitro and In Vivo. Appl Environ Microbiol. 2010 Dec; 76(24): 8259–8264.
19. Руссель Эдмон Даниель (FR) и соавторы. Применение пропионовокислых бактерий для образования пропионовой кислоты и/или пропионатов в ободочной кишке. Федеральный институт промышленной собственности, отделение ВПТБ, 2003
20. Jiah Yeom, Seongho Ma and Young-Hee Lim. Probiotic Propionibacterium freudenreichii MJ2 Enhances Osteoblast Differentiation and Mineralization by Increasing the OPG/RANKL Ratio. Microorganisms 2021, 9(4), 673
21. Mirae An, Yeon-Hee Park & Young-Hee Lim. Antiobesity and antidiabetic effects of the dairy bacterium Propionibacterium freudenreichii MJ2 in high-fat diet-induced obese mice by modulating lipid metabolism. Scientific Reports volume 11, Article number: 2481 (2021)