Clostridium sporogenes - Clostridium sporogenes

Clostridium sporogenes
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Фирмикуты
Учебный класс:
Clostridia
Заказ:
Clostridiales
Семья:
Clostridiaceae
Род:
Clostridium
Разновидность:
С. sporogenes
Биномиальное имя
Clostridium sporogenes
(Мечников 1908) Bergey et al. 1923 г.[1]

Clostridium sporogenes это разновидность Грамположительный бактерии, принадлежащие к род Clostridium. Как и другие сорта Clostridium, это анаэробный, стержневидный бактерия который производит овальные, субтерминальные эндоспоры[2] и обычно встречается в почва. В отличие от Clostridium botulinum, он не производит ботулинический нейротоксины. У колонизированных животных он имеет мутуалистический скорее, чем патогенный взаимодействие с хозяином.

Он исследуется как способ доставки лекарств от рака к опухолям у пациентов.[3] С. sporogenes часто используется как суррогат для C. botulinum при проверке эффективности коммерческих стерилизация.[4]

Clostridium sporogenes колонизирует желудочно-кишечный тракт человека, но присутствует только в некоторой части населения; в кишечнике он использует триптофан синтезировать индол и впоследствии 3-индолепропионовая кислота (IPA)[5] - тип ауксин (растительный гормон)[6][7] - который служит мощным нейропротекторный антиоксидант в человеческом теле и мозге.[5][8][9][10] IPA - еще более мощный поглотитель гидроксильные радикалы чем мелатонин.[8][9][10] Подобно мелатонину, но в отличие от других антиоксидантов, он улавливает радикалы без последующего образования реакционноспособных и прооксидантных промежуточных соединений.[8][9][11] С. sporogenes это единственный вид бактерий, синтезирующих 3-индолепропионовую кислоту. in vivo на уровнях, которые впоследствии обнаруживаются в кровотоке хозяина.[5][12]

Диаграмма метаболизма триптофана
Триптофаназа -
выражая
бактерии
Гомеостаз слизистой оболочки:
↓TNF-α
↑Соединение белок
кодирование мРНК
Поддерживает реактивность слизистой оболочки:
↑Ил-22 производство
Изображение выше содержит интерактивные ссылки
На этой диаграмме показан биосинтез биоактивные соединения (индол и некоторые другие производные) от триптофан бактериями в кишечнике.[10] Индол вырабатывается из триптофана бактериями, которые экспрессируют триптофаназа.[10] Clostridium sporogenes метаболизирует триптофан в индол и впоследствии 3-индолепропионовый кислота (IPA),[5] очень мощный нейропротекторный антиоксидант это убирает гидроксильные радикалы.[10][8][9] IPA связывается с рецептор прегнана X (PXR) в клетках кишечника, тем самым облегчая гомеостаз слизистой оболочки и барьерная функция.[10] Следующий поглощение из кишечника и распределение на мозг IPA оказывает нейропротекторное действие против церебральная ишемия и Болезнь Альцгеймера.[10] Лактобациллы виды метаболизируют триптофан в индол-3-альдегид (I3A), который действует на рецептор арилуглеводородов (AhR) в иммунных клетках кишечника, в свою очередь, увеличивая интерлейкин-22 (Ил-22) производства.[10] Сам индол вызывает секрецию из глюкагоноподобный пептид-1 (GLP-1) в кишечные L-клетки и действует как лиганд для AhR.[10] Индол также может метаболизироваться в печени в индоксилсульфат, соединение, которое токсично в высоких концентрациях и связано с сосудистое заболевание и почечная дисфункция.[10] АСТ-120 (активированный уголь ), кишечная сорбент то есть взятый через рот, адсорбирует индол, в свою очередь, снижая концентрацию индоксилсульфата в плазме крови.[10]

Рекомендации

  1. ^ Паркер, Чарльз Томас; Тейлор, Доротея; Гаррити, Джордж М. (2009). Паркер, Чарльз Томас; Гаррити, Джордж М. (ред.). "Clostridium sporogenes". Министерство энергетики США. Дои:10,1601 / нм 4021. Получено 5 сентября 2011. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  2. ^ microbeonline.com; информация с рисунком, показывающим субтерминальное расположение эндоспор в вегетативной клетке.
  3. ^ BBC News: «Почвенная бактерия помогает убить рак».
  4. ^ Разработка новых биологических индикаторов для оценки эффективности микроволновой обработки. п. 7. ISBN  9780549830450.
  5. ^ а б c d Wikoff WR, Anfora AT, Лю Дж., Schultz PG, Lesley SA, Peters EC, Сюздак Г (Март 2009 г.). «Метаболомический анализ показывает большое влияние микрофлоры кишечника на метаболиты крови млекопитающих». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 106 (10): 3698–3703. Дои:10.1073 / pnas.0812874106. ЧВК  2656143. PMID  19234110. Было показано, что производство IPA полностью зависит от присутствия микрофлоры кишечника и может быть установлено путем колонизации бактериями. Clostridium sporogenes.
    Диаграмма метаболизма IPA
  6. ^ Лу Кью, Чжан Л., Чен Т., Лу М., Пинг Т., Чен Г. (2008). «Идентификация и количественное определение ауксинов в растениях с помощью жидкостной хроматографии / масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением и ионной ловушкой». Rapid Commun. Масс-спектрометрия. 22 (16): 2565–72. Дои:10.1002 / RCM.3642. PMID  18655000.
  7. ^ Нараянан К.Р., Мадж К.В., Повайя Б.В. (1981). «Связывание ауксина in vitro с клеточными мембранами плодов огурца». Физиология растений. 67 (4): 836–40. Дои:10.1104 / стр.67.4.836. ЧВК  425782. PMID  16661764.
  8. ^ а б c d «3-Индолепропионовая кислота». База данных метаболома человека. Университет Альберты. Получено 12 июн 2018. Индол-3-пропионат (IPA), продукт дезаминирования триптофана, образующийся симбиотическими бактериями в желудочно-кишечном тракте млекопитающих и птиц. Было показано, что 3-индолепропионовая кислота предотвращает окислительный стресс и гибель первичных нейронов и клеток нейробластомы, подвергшихся воздействию бета-амилоидного белка в форме амилоидных фибрилл, одного из наиболее заметных нейропатологических признаков болезни Альцгеймера. 3-Индолепропионовая кислота также демонстрирует высокий уровень нейрозащиты в двух других парадигмах окислительного стресса. (PMID  10419516 ) ... Совсем недавно было обнаружено, что более высокие уровни индол-3-пропионовой кислоты в сыворотке / плазме связаны со снижением вероятности диабета 2 типа и с более высоким уровнем потребления продуктов, богатых клетчаткой (PMID  28397877 )
    Происхождение: • эндогенное • микробное
  9. ^ а б c d Chyan YJ, Poeggeler B, Omar RA, Chain DG, Frangione B, Ghiso J, Pappolla MA (июль 1999 г.). «Мощные нейрозащитные свойства против бета-амилоида Альцгеймера за счет эндогенной структуры индола, связанной с мелатонином, индол-3-пропионовой кислоты». J. Biol. Chem. 274 (31): 21937–21942. Дои:10.1074 / jbc.274.31.21937. PMID  10419516. [Индол-3-пропионовая кислота (IPA)] ранее была обнаружена в плазме и спинномозговой жидкости человека, но ее функции не известны. ... В экспериментах по кинетической конкуренции с использованием агентов, улавливающих свободные радикалы, способность IPA улавливать гидроксильные радикалы превышала таковую у мелатонина, индоламина, который считается наиболее мощным естественным поглотителем свободных радикалов. В отличие от других антиоксидантов, IPA не превращался в реакционноспособные промежуточные продукты с прооксидантной активностью.
  10. ^ а б c d е ж грамм час я j k Чжан Л.С., Дэвис СС (апрель 2016 г.). «Микробный метаболизм диетических компонентов до биоактивных метаболитов: возможности для новых терапевтических вмешательств». Геном Мед. 8 (1): 46. Дои:10.1186 / s13073-016-0296-х. ЧВК  4840492. PMID  27102537. Лактобациллы виды превращают триптофан в индол-3-альдегид (I3A) с помощью неидентифицированных ферментов [125]. Clostridium sporogenes преобразовать триптофан в IPA [6], вероятно, через триптофандезаминазу. ... IPA также эффективно улавливает гидроксильные радикалы
    Таблица 2: Микробные метаболиты: их синтез, механизмы действия и влияние на здоровье и болезни
    Рисунок 1: Молекулярные механизмы действия индола и его метаболитов на физиологию и болезнь хозяина.
  11. ^ Рейтер Р. Дж., Герреро Дж. М., Гарсия Дж. Дж., Акунья-Кастровьехо Д. (1998). «Промежуточные продукты реактивного кислорода, молекулярные повреждения и старение. Отношение к мелатонину». Анна. Акад. Наука. 854: 410–24. Дои:10.1111 / j.1749-6632.1998.tb09920.x. PMID  9928448. S2CID  29333394.
  12. ^ Аттвуд Г., Ли Д., Пачеко Д., Тавендейл М. (2006). «Производство индольных соединений бактериями рубца, изолированными от пастбищных жвачных животных». J. Appl. Микробиол. 100 (6): 1261–71. Дои:10.1111 / j.1365-2672.2006.02896.x. PMID  16696673. S2CID  35673610.

внешняя ссылка