Bifidobacterium

Bifidobacterium je rod grampozitivních, nepohyblivých, často rozvětvených anaerobních bakterií. Jsou to běžní obyvatelé gastrointestinálního traktu,^[1] ale některé kmeny byly izolovány i z vaginy^[2] a ústní dutiny (B. dentium) savců včetně člověka. Bifidobacteria jsou jedny z hlavních rodů bakterií tvořících mikroflóru gastrointestinálního traktu savců. Někteří jsou využíváni jako probiotika.

Bifidobacterium
Bifidobacterium adolescentis
Vědecká klasifikace
Doména	bakterie (Bacteria)
Kmen	aktinomycety (Actinomycetota)
Třída	Actinomycetes
Řád	Bifidobacteriales
Čeleď	Bifidobacteriaceae
Rod	Bifidobacterium Orla-Jensen 1924
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Před šedesátými léty 20. století se všechny druhy rodu Bifidobacterium souhrnně označovaly jako Lactobacillus bifidus.

Význam pro imunitu

Většina příznivých účinků zástupců rodu Bifidobacterium spočívá ve zlepšení funkce imunitního systému a snížení zánětlivosti.^[3] Bifidobacterium zejména zvyšuje počet regulačních T buněk a zlepšuje střevní bariéru.^[3] Bifidobakterie produkují esenciální metabolity, které využívají jiné klíčové bakterie.^[3] Fermentace sacharidů bifidobakteriemi produkuje acetát a butyrát, které mohou chránit před různými nemocemi.^[3]

Historie

Bifidobacterium animalis

V roce 1899 izoloval Henri Tissier, francouzský pediatr z Pasteurova institutu v Paříži, bakterii charakteristickou morfologií ve tvaru písmene Y („bifid“) ve střevní mikroflóře kojenců a pojmenoval ji „bifidus“. V roce 1907 Élie Metchnikoff, zástupce ředitele Pasteurova institutu, vyslovil teorii, že mléčné bakterie jsou prospěšné pro lidské zdraví. Metchnikoff pozoroval, že dlouhověkost Bulharů je výsledkem konzumace fermentovaných mléčných výrobků. Metchnikoff také navrhl, že „perorální podávání kultur fermentačních bakterií by implantovalo prospěšné bakterie do střevního traktu“.

Metabolismus

Mnoho metabolických výzkumů bifidobakterií se zaměřilo na metabolismus oligosacharidů, protože tyto sacharidy jsou dostupné v jejich jinak nutričně omezených habitatech. Zdá se, že bifidobakteriální fylotypy spojené s kojenci vyvinuly schopnost fermentovat mléčné oligosacharidy, zatímco druhy spojené s dospělými využívají rostlinné oligosacharidy, což odpovídá tomu, s čím se setkávají ve svém příslušném prostředí. Jelikož kojenci často mají ve střevech převahu bifidobakterií, existuje řada aplikací, které se snaží napodobit bifidogenní vlastnosti mléčných oligosacharidů. Ty se obecně dělí na fruktooligosacharidy rostlinného původu a galaktooligosacharidy mléčného původu, které se metabolizují odlišně a liší se od katabolismu mléčných oligosacharidů.^[4]

Reakce na kyslík

Citlivost členů rodu Bifidobacterium na O2 obecně omezuje probiotickou aktivitu na anaerobní prostředí. Na základě růstových profilů při různých koncentracích O2 byly druhy Bifidobacterium rozděleny do čtyř tříd: hypersenzitivní na O2, citlivé na O2, tolerantní k O2 a mikroaerofilní. Za primární faktor odpovědný za inhibici aerobního růstu je považována produkce peroxidu vodíku (H2O2) v růstovém médiu. NADH oxidáza tvořící H2O2 byla purifikována z O2-citlivého Bifidobacterium bifidum a identifikována jako dihydroorotát dehydrogenáza typu b. Kinematické parametry naznačují, že enzym by mohl být zapojen do produkce H2O2 ve vysoce provzdušněném prostředí.^[5]

Klinické využití

Bylo prokázáno, že přidání Bifidobacterium jako probiotika k konvenční léčbě ulcerózní kolitidy je spojeno se zlepšením míry remise a lepší udržitelností remise.^[6] Některé kmeny Bifidobacterium jsou považovány za důležitá probiotika a používají se v potravinářském průmyslu. Různé druhy a/nebo kmeny bifidobakterií mohou mít řadu příznivých účinků na zdraví, včetně regulace střevní mikrobiální homeostázy, inhibice patogenů a škodlivých bakterií, které kolonizují a/nebo infikují střevní sliznici, modulace lokálních a systémových imunitních reakcí, potlačení prokarcinogenních enzymatických aktivit v mikrobiotě, produkce vitamínů a biokonverze řady dietních sloučenin na bioaktivní molekuly.^[4] Bifidobakterie zlepšují střevní slizniční bariéru a snižují hladinu lipopolysacharidů ve střevě.^[7]

Bifidobacterium longum pod elektronovým mikroskopem.

Bifidobakterie mohou také zmírnit bolesti břicha u pacientů s syndromem dráždivého tračníku (IBS), ačkoli dosavadní studie nepřinesly jednoznačné výsledky. ^[8]

Bifidobakterie ve střevech kojenců

Střeva lidského kojence jsou až do porodu relativně sterilní, poté začnou přijímat bakterie z okolního prostředí a od matky.^[9] Mikrobiota, která tvoří střeva kojence, se liší od mikrobioty střev dospělého člověka. Dítě dosáhne dospělého stadia svého mikrobiomu přibližně ve třech letech věku, kdy se rozmanitost jeho mikrobiomu zvyšuje, stabilizuje a dítě přechází na pevnou stravu. Kojené děti jsou kolonizovány bakteriemi Bifidobacterium dříve než děti krmené převážně umělou výživou.^[10] Bifidobacterium je nejčastější bakterií v mikrobiomu střev kojenců.^[11] U kojenců dochází v průběhu času k větší variabilitě genotypů, což je činí méně stabilními ve srovnání s Bifidobacterium dospělých. Kojenci a děti do tří let vykazují nízkou diverzitu bakterií mikrobiomu, ale ve srovnání s dospělými větší diverzitu mezi jednotlivci.^[12] Snížení množství bifidobakterií a zvýšení rozmanitosti střevní mikroflóry kojenců nastává s nižším příjmem mateřského mléka a zvýšeným příjmem pevné stravy. Oligosacharidy v mateřském mléce nejsou tráveny enzymy a zůstávají neporušené v trávicím traktu, než jsou rozloženy v tlustém střevě bakteriemi. Genomy druhů Bifidobacterium B. longum, B. bifidum a B. breve obsahují geny, jejichž produkty mohou hydrolyzovat některé oligosacharidy mateřského mléka, a ty se vyskytují ve větším množství u kojenců, kteří jsou kojeni. Glykany produkované lidmi se přeměňují na potravu a energii pro B. bifidum, což je příklad koevoluce.^[13]

Druhy

Rod Bifidobacterium zahrnuje následující druhy:^[14]

• B. actinocoloniiforme Killer et al. 2011
• B. adolescentis Reuter 1963 (Approved Lists 1980)
• B. aemilianum Alberoni et al. 2019
• B. aerophilum Michelini et al. 2017
• B. aesculapii Modesto et al. 2014
• B. amazonense Lugli et al. 2021
• B. angulatum Scardovi and Crociani 1974 (Approved Lists 1980)
• B. animalis (Mitsuoka 1969) Scardovi and Trovatelli 1974 (Approved Lists 1980)
• B. anseris Lugli et al. 2018
• B. apousia Chen et al. 2022
• B. apri Pechar et al. 2017
• B. aquikefiri Laureys et al. 2016
• B. asteroides Scardovi and Trovatelli 1969 (Approved Lists 1980)
• B. avesanii Michelini et al. 2019
• B. biavatii Endo et al. 2012
• B. bifidum (Tissier 1900) Orla-Jensen 1924 (Approved Lists 1980)
• B. bohemicum Killer et al. 2011
• B. bombi Killer et al. 2009
• B. boum Scardovi et al. 1979 (Approved Lists 1980)
• B. breve Reuter 1963 (Approved Lists 1980)
• B. callimiconis Duranti et al. 2019
• B. callitrichidarum Modesto et al. 2018
• B. callitrichos Endo et al. 2012
• B. canis Neuzil-Bunesova et al. 2020
• B. castoris Duranti et al. 2019
• B. catenulatum Scardovi and Crociani 1974 (Approved Lists 1980)
• B. catulorum Modesto et al. 2018
• B. cebidarum Duranti et al. 2020
• B. choerinum Scardovi et al. 1979 (Approved Lists 1980)
• B.choladohabitans Chen et al. 2022
• B. choloepi Modesto et al. 2020
• B. colobi Lugli et al. 2021
• B. commune Praet et al. 2015
• B. criceti Lugli et al. 2018
• "B. crudilactis" Delcenserie et al. 2007
• B.cuniculi Scardovi et al. 1979 (Approved Lists 1980)
• B. dentium Scardovi and Crociani 1974 (Approved Lists 1980)
• B. dolichotidis Duranti et al. 2019
• "B. eriksonii" Cato et al. 1970
• B. erythrocebi Neuzil-Bunesova et al. 2021
• B. eulemuris Michelini et al. 2016
• B. faecale Choi et al. 2014
• B. felsineum Modesto et al. 2020
• B. gallicum Lauer 1990
• B. gallinarum Watabe et al. 1983
• B. globosum (ex Scardovi et al. 1969) Biavati et al. 1982
• B. goeldii Duranti et al. 2019
• B. hapali Michelini et al. 2016
• B. imperatoris Lugli et al. 2018
• B. indicum Scardovi and Trovatelli 1969 (Approved Lists 1980)
• B. italicum Lugli et al. 2018
• B. jacchi Modesto et al. 2019
• B. lemurum Modesto et al. 2015
• B. leontopitheci Duranti et al. 2020
• B. longum Reuter 1963 (Approved Lists 1980)
• B. magnum Scardovi and Zani 1974 (Approved Lists 1980)
• B. margollesii Lugli et al. 2018
• B. merycicum Biavati and Mattarelli 1991
• B. miconis Lugli et al. 2021
• B. miconisargentati Lugli et al. 2021
• B. minimum Biavati et al. 1982
• B. mongoliense Watanabe et al. 2009
• B. moraviense Neuzil-Bunesova et al. 2021
• B. moukalabense Tsuchida et al. 2014
• B. myosotis Michelini et al. 2016
• B. oedipodis Neuzil-Bunesova et al. 2021
• B. olomucense Neuzil-Bunesova et al. 2021
• B. panos Neuzil-Bunesova et al. 2021
• B. parmae Lugli et al. 2018
• "B. platyrrhinorum" Modesto et al. 2020
• B. pluvialisilvae Lugli et al. 2021
• B. polysaccharolyticum Chen et al. 2022
• B. pongonis Lugli et al. 2021
• B. porcinum (Zhu et al. 2003) Nouioui et al. 2018
• B. primatium Modesto et al. 2020
• B. pseudocatenulatum Scardovi et al. 1979 (Approved Lists 1980)
• B. pseudolongum Mitsuoka 1969 (Approved Lists 1980)
• B. psychraerophilum Simpson et al. 2004
• B. pullorum Trovatelli et al. 1974 (Approved Lists 1980)
• B. ramosum Michelini et al. 2017
• B. reuteri Endo et al. 2012
• B. rousetti Modesto et al. 2021
• "B. ruminale" Scardovi et al. 1969
• B. ruminantium Biavati and Mattarelli 1991
• B. saguini Endo et al. 2012
• B. saguinibicoloris Lugli et al. 2021
• "B. saimiriisciurei" Modesto et al. 2020
• B. samirii Duranti et al. 2019
• B. santillanense Lugli et al. 2021
• B. scaligerum Modesto et al. 2020
• B. scardovii Hoyles et al. 2002
• B. simiarum Modesto et al. 2020
• B. simiiventris Lugli et al. 2021
• B. stellenboschense Endo et al. 2012
• B. subtile Biavati et al. 1982
• B. thermacidophilum Dong et al. 2000
• B. thermophilum corrig. Mitsuoka 1969 (Approved Lists 1980)
• B. tibiigranuli Eckel et al. 2020
• B. tissieri corrig. Michelini et al. 2016
• B. tsurumiense Okamoto et al. 2008
• "B. urinalis" Hojo et al. 2007
• B. vansinderenii Duranti et al. 2017
• B. vespertilionis Modesto et al. 2021
• B. xylocopae Alberoni et al. 2019