Выяснение механизма действия Weissella

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 17128 (2015) Цитировать эту статью

2867 Доступов

31 цитат

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Ранее был выяснен механизм, посредством которого молочнокислые бактерии продлевают продолжительность жизни Caenorhabditis elegans. Однако роль видов Weissell еще не изучена. Мы показываем, что Weissella koreensis и Weissella cibaria значительно (p <0,05) продлевают продолжительность жизни C. elegans по сравнению с Escherichia coli OP50 и индуцируют экспрессию нескольких генов, связанных с увеличением продолжительности жизни (daf-16, aak-2, jnk-1, сод-3 и хиф-1). Пероральное введение Weissella изменило выработку активных форм кислорода (АФК), снизило накопление липофусцина и повысило двигательную активность (что приводит к задержке старения). Более того, у C. elegans, которых кормили Weissella, были уменьшены размеры тела, размеры выводка, уровни АТФ и скорость глоточного откачивания по сравнению с червями, которых кормили E. coli OP50. Более того, мутации в sod-3, hif-1 или skn-1 не повлияли на увеличение продолжительности жизни по сравнению с C. elegans дикого типа. Однако C. elegans не удалось продемонстрировать увеличение продолжительности жизни у мутантов с потерей функции daf-16, aak-2 и jnk-1, что подчеркивает потенциальную роль этих генов в индуцированном Weissella долголетии у C. elegans. Виды Weissella продлевают продолжительность жизни C. elegans за счет активации DAF-16 через путь N-концевой киназы c-Jun (JNK), который связан с реакцией на стресс, и путь AMP-активируемой протеинкиназы (AMPK), который активируется ограничением в питании. .

Виды Weissell – это молочнокислые бактерии, которые лишь недавно были классифицированы как новый род. Виды Weissella встречаются в ферментированных продуктах, включая традиционные корейские ферментированные овощи и кимчи, сахарный тростник, а также в кишечном тракте человека и других животных1. Ферментированные продукты, в том числе кимчи, содержат разнообразные молочнокислые бактерии, состав которых влияет на ферментацию и сенсорные свойства кимчи2. Кимчи — это известный пробиотический продукт, имеющий такую ​​же пользу для здоровья, как и пробиотический йогурт. Кроме того, кимчи имеет ряд других преимуществ для здоровья, включая укрепление здоровья мозга, кожи и прямой кишки, а также укрепление иммунной системы; Было доказано, что кимчи эффективно против рака, ожирения, запоров и высокого уровня холестерина; он также обладает фибролитическими, антиоксидантными и антивозрастными свойствами3. Недавно виды Weissella были идентифицированы как одни из основных ферментаторов кимчи2. Виды Weissella более устойчивы к кислым и анаэробным условиям по сравнению с видами Leuconostoc4. Weissella также имеет необычные межпептидные мостики в слое пептидогликана, которые отличают эти бактерии от других лактобактерий5. Однако, в отличие от других молочнокислых бактерий, возможные полезные эффекты Weissella spp. на людях требуют дальнейшего изучения.

Caenorhabditis elegans — небольшая свободноживущая почвенная нематода, используемая в различных областях исследований. C. elegans является особенно полезной моделью для изучения старения из-за ее короткой продолжительности жизни и того факта, что она поддается генетическому анализу6. Использование молочнокислых бактерий в качестве источника пищи вместо E. coli OP50 увеличивает среднюю продолжительность жизни C. elegans7,8,9. В нескольких исследованиях описаны механизмы, посредством которых молочнокислые бактерии продлевают продолжительность жизни C. elegans, но роль видов Weissella остается неизвестной. Lactobacillus rhamnosus продлевает продолжительность жизни C. elegans путем модуляции сигнального пути DAF-2/DAF-1610 и способствует устойчивости C. elegans к окислительному стрессу, о чем свидетельствует повышенная выживаемость C. elegans при стрессе, вызванном H2O2. Bifidobacterium infantis продлевает продолжительность жизни C. elegans за счет активации skn-1 (который регулируется путем p38 MAPK) дозозависимым образом; этот эффект не был вызван диетическими ограничениями, а это означает, что B. infantis не способствовал долголетию за счет активации защитной системы хозяина через DAF-169. Было показано, что ограничения в питании продлевают продолжительность жизни животных, включая людей11; однако это остается спорным12. Неясно, вызывают ли молочнокислые бактерии ограничения в питании, тем самым продлевая продолжительность жизни C. elegans. Диетические ограничения могут регулировать продолжительность жизни C. elegans посредством путей передачи сигналов инсулина/IGF-1 (IIS) и мишени рапамицина (TOR)13. Эти (и другие) пути индуцируют фактор транскрипции DAF-16/FOXO14, который, в свою очередь, регулирует различные гены, участвующие в регуляции долголетия, реакции на стресс, метаболизма и развития. Таким образом, DAF-16/FOXO незаменим для устойчивости к стрессу, а также для регулирования продолжительности жизни15. Более того, JNK-1 связан с реакцией на стресс у позвоночных и является положительным регулятором DAF-16. Кроме того, AAK-2, гомолог AMPK C. elegans, участвует в активации DAF-16/FOXO и способствует долголетию в периоды ограничения глюкозы16.