Изучение видового разнообразия бактерий рода Bifidobacterium кишечной микрофлоры с использованием метода MALDI-TOF масс-спектрометрии

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представители рода Bifidobacterium представляют значительную часть микрофлоры кишечника взрослых людей и численно доминируют в микрофлоре младенцев. Известно, что видовой состав кишечных бифидобактерий подвергается сильным изменениям с возрастом, однако многие детали этого процесса остаются неясными.

Цель исследования: изучить видовое разнообразие бифидобактерий кишечника и изменения их качественного и количественного состава в процессе взросления человека при помощи технологии MALDI-TOF масс-спектрометрического анализа белковых профилей чистых культур.

Методы: кросс-секционное исследование разнообразия бифидобактерий в составе нормальной микрофлоры кишечника проведено у 93 человек в возрасте от 1 мес до 57 лет. Осуществляли выделе- ние чистых культур и их идентификацию на приборе Microflex LT MALDI-TOF MS (Bruker Daltonics, Германия), подтверждение реализовывали с использованием секвенирования фрагмента гена 16S рРНК.

Результаты: с применением MALDI-TOF масс-спектрометрии было успешно идентифицировано 93% выделенных штаммов бифидобактерий. Минимум по 2 представителя от каждого из видов были дополнительно определены методом секвенирования фрагмента гена 16SрРНК; во всех случаях результаты методов совпали. Показано, что с возрастом происходит снижение общей концентрации бифидобактерий (p <0,001), уменьшается встречаемость видов Bifidobacterium bifidum (p =0,020) и Bifidobacterium breve (p <0,001), а встречаемость вида Bifidobacterium adolescentis увеличивается (p <0,001), отражая постепенные процессы перестройки микрофлоры.

Заключение: метод MALDI-TOF масс-спектрометрии показал возможность быстрой и надежной идентификации бифидобактерий, позволившей провести исследование изменений количественных и качественных показателей микрофлоры человека в процессе взросления

Об авторах

Андрей Викторович Чаплин

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Автор, ответственный за переписку.
Email: okolomedik@gmail.com

аспирант кафедры микробиологии и вирусологии,

117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Россия

Александр Геннадьевич Бржозовский

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Email: barjik@mail.ru

лаборант-исследователь,

117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

 

Россия

Татьяна Витальевна Парфёнова

НИИ физико-химической медицины

Email: parfenova1983@gmail.com

лаборант-исследователь, младший научный сотрудник,

119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1а

Россия

Людмила Ивановна Кафарская

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Email: likmed@mail.ru

доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой микробиологии и вирусологии,

117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Россия

Николай Николаевич Володин

Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Д. Рогачёва

Email: info@fnkc.ru

доктор медицинских наук, академик РАМН, профессор,

117997, Москва, ул. Саморы Машела, д. 1

Россия

Андрей Николаевич Шкопоров

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Email: a.shkoporov@gmail.com

кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник кафедры микробиологии и вирусологии,

117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Россия

Елена Николаевна Ильина

НИИ физико-химической медицины

Email: ilinaen@gmail.com

доктор биологических наук, доцент, заведующая лабораторией молекулярной генетики микроорганизмов,

119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1а

Россия

Борис Алексеевич Ефимов

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Email: efimov_ba@mail.ru

доктор медицинских наук, профессор кафедры микробиологии и вирусологии,

117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Россия

Список литературы

  1. O’Hara A.M., Shanahan F. The gut flora as a forgotten organ. EMBO Rep. 2006; 7 (7): 688–693.
  2. Jandhyala S.M., Talukdar R., Subramanyam C., Vuyyuru H., Sasikala M., Nageshwar Reddy D. Role of the normal gut microbiota. World J Gastroenterol. 2015; 21(29): 8787–8803
  3. Rossi M., Amaretti A., Raimondi S. Folate production by probiotic bacteria. Nutrients. 2011; 3 (1): 118–134.
  4. Vieira A.T., Teixeira M.M., Martins F.S. The role of probiotics and prebiotics in inducing gut immunity. Front Immunol. 2013; 4: 445.
  5. Francino M.P. Early development of the gut microbiota and immune health. Pathog. 2014; 3 (3): 769–790.
  6. Luna R.A., Foster J.A. Gut brain axis: diet microbiota interactions and implications for modulation of anxiety and depression. Curr. Opin. Biotechnol. 2015; 32: 35–41.
  7. Foster J.A., McVey Neufeld K.A. Gut brain axis: how the microbiome influences anxiety and depression. Trends Neurosci. 2013; 36 (5): 305–312.
  8. Turroni F., Peano C., Pass D.A., Foroni E., Severgnini M., Claesson M.J., Kerr C., Ventura M. Diversity of bifidobacteria within the infant gut microbiota. PLoS One. 2012; 7 (5): 36957.
  9. Jakobsson H.E., Abrahamsson T.R., Jenmalm M.C., Harris K., Quince C., Jernberg C. Björkstén B. Engstrand L., Andersson A.F. Decreased gut microbiota diversity, delayed Bacteroidetes colonisation and reduced Th1 responses in infants delivered by Caesarean section. Gut. 2014; 63 (4): 559–566.
  10. Fan W., Huo G., Li X., Yang L., Duan C., Wang T., Chen J. Diversity of the intestinal microbiota in different patterns of feeding infants by Illumina high-throughput sequencing. World J. Microbiol. Biotechnol. 2013; 29 (12): 2365–2372. doi: 10.1007/s11274-013-1404-3.
  11. Ringel-Kulka T., Cheng J., Ringel Y., Salojarvi J., Carroll I., Palva A., de Vos W.M., Satokari R. Intestinal microbiota in healthy U.S. young children and adults a high throughput microarray analysis. PLoS One. 2013; 8 (5): 64315.
  12. Mayo B., van Sinderen D. Bifidobacteria: Genomics and Molecular Aspects. Norfolk, UK: Caister Academic Press. 2010. 260 р.
  13. Shkoporov A.N., Kafarskaya L.I., Afanas'ev S.S., Smeyanov V.V., Kirillov M.Yu., Postnikova E.A., Maksimov F.E., Khokhlova E.V., Efimov B.A. Molecular genetic analysis of species and the diversity of strains of bifidobacteria in infants. Vestnik RAMN = Annals of the Russian academy of medical sciences. 2006;1:45–50.
  14. Turroni F., Foroni E., Pizzetti P., Giubellini V., Ribbera A., Merusi P., Cagnasso P., Bizzarri B., de’Angelis G.L., Shanahan F., van Sinderen D., Ventura M. Exploring the diversity of the bifidobacterial population in the human intestinal tract. Appl. Environ Microbiol. 2009; 75 (6): 1534–1545.
  15. Ignys I., Szachta P., Galecka M., Schmidt M., Pazgrat-Patan M. Methods of analysis of gut microorganism — actual state of knowledge. Ann. Agric. Environ. Med. 2014; 21 (4): 799–803.
  16. Bahaka D., Neut C., Khattabi A., Monget D., Gavini F. Phenotypic and genomic analyses of human strains belonging or related to Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, and Bifidobacterium breve. Int. J. Syst. Bacteriol. 1993; 43 (3): 565–573.
  17. Nomura F. Proteome based bacterial identification using matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry (MALDITOF MS): A revolutionary shift in clinical diagnostic microbiology. Biochem Biophys Acta. 2015; 1854 (6): 528–537.
  18. Willson V.L. Critical Values of the Rank-Biserial Correlation Coefficient. Edu. Psychol. Meas. 1976; 36 (2): 297–300.
  19. Faith J.J., Guruge J.L., Charbonneau M., Subramanian S., Seedorf H., Goodman A.L., Clemente J.C., Knight R., Heath A.C., Leibel R.L., Rosenbaum M., Gordon J.I. The long term stability of the human gut microbiota. Science. 2013; 341 (6141): 1237439.
  20. Shkoporov A.N., Efimov B.A., Khokhlova E.V., Chaplin A.V., Kafarskaya L.I., Durkin A.S., McCorrison J., Torralba M. Draft Genome Sequences of Two Pairs of Human Intestinal Bifidobacterium longum subsp. longum Strains, 44B and 16B and 35B and 22B, Consecutively Isolated from Two Children after a 5 Year Time Period. Genome Announc. 2013; 1 (3): e00234–13.
  21. Duranti S., Turroni F., Lugli G.A., Milani C., Viappiani A., Mangifesta M., Mancabelli L., Sanchez B., Ferrario C., Mancino W., Gueimonde M. Genomic characterization and transcriptional studies of the starch utilizing strain Bifidobacterium adolescentis 22L. Appl. Environ. Microbiol. 2014; 80 (19): 6080–6090.
  22. Turroni F., Duranti S., Bottacini F., Guglielmetti S., Van Sinderen D., Ventura M. Bifidobacterium bifidum as an example of a specialized human gut commensal. Front Microbiol. 2014; 5: 437.
  23. Lee J.H., O’Sullivan D.J. Genomic insights into bifidobacteria. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2010; 74 (3): 378–416.
  24. Pokusaeva K., Fitzgerald G.F., van Sinderen D. Carbohydrate metabolism in Bifidobacteria. Genes Nutr. 2011; 6 (3): 285–306.
  25. Rios-Covian D., Arboleya S., Hernandez-Barranco A.M., AlvarezBuylla J.R., Ruas-Madiedo P., Gueimonde M., de los ReyesGavilán C.G. Interactions between Bifidobacterium and Bacteroides species in cofermentations are affected by carbon sources, including exopolysaccharides produced by bifidobacteria. Appl. Environ. Microbiol. 2013; 79 (23): 7518–7524.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Издательство "Педиатръ", 2015



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах