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Das unglaubliche Wunder der Mikroorganismen: Wie zeigt Lactiplantibacillus plantarum eine Supersäureresistenz im Darm?
Lactiplantibacillus plantarum (früher Lactobacillus arabinosus und Lactobacillus plantarum) ist ein weit verbreitetes Mitglied der Gattung Lactobacillus und kommt häufig in vielen fermentierten Lebensmitteln und anaeroben Pflanzenmaterialien vor. Dieses Bakterium wurde erstmals aus Speichel isoliert. Aufgrund seiner Fähigkeit, vorübergehend im Darm von Pflanzen und Insekten sowie im Darm von Wirbeltieren zu überleben, wird er als Nomadenorganismus bezeichnet. L. plantarum ist ein grampositives, stäbchenförmiges Bakterium mit einer Länge von etwa 3 bis 8 Mikrometern und einem Durchmesser von 0,9 bis 1,2 Mikrometern. Es kommt normalerweise einzeln, paarweise oder in kurzen Ketten vor.
L. plantarum besitzt eines der größten Genome unter den Milchsäurebakterien und ist eine sehr flexible und vielseitige Art. Es wird geschätzt, dass sein Wachstumsbereich einen pH-Wert von 3,4 bis 8,8 umfasst. Es kann sich bei Temperaturen zwischen 12 °C und 40 °C vermehren. Die lebensfähige Anzahl von L. plantarum blieb unter Kühlbedingungen bei 4 °C hoch, während sie bei Raumtemperatur (ca. 25 °C) deutlich abnahm.
Stoffwechselprozess
Lactiplantibacillus plantarum ist ein fakultativ anaerobes grampositives Bakterium, das selbst bei 15 °C wachsen kann, sich aber bei 45 °C nicht vermehren kann. Es entstehen zwei Isomere der Milchsäure. Viele Laktobazillen, darunter auch L. plantarum, haben die Besonderheit, dass sie in Gegenwart von Häm und Menadion im Wachstumsmedium Sauerstoff atmen und Chromophore aufweisen können. Fehlen diese beiden, wird Sauerstoff von der NADH-Peroxidase verbraucht, die Wasserstoffperoxid und letztendlich Wasser produziert. Es wird vermutet, dass Wasserstoffperoxid in diesem Prozess eine Waffe ist, die dazu dient, konkurrierende Bakterien aus Nahrungsquellen auszuschließen.
Genomstruktur
Die Genomsequenzierung von L. plantarum WCFS1 enthüllt weitere molekulare Details. Das Chromosom enthält 3.308.274 Basenpaare, hat einen GC-Gehalt von 44,45 % und eine durchschnittliche Proteinzahl von 3063. Experimenten am Wigengen Center zufolge beträgt die rRNA-Zahl von L. plantarum WCFS1 15 und die tRNA-Zahl 70.
Produktanwendung
Silage
Lactiplantibacillus plantarum ist das am häufigsten in Silageimpfmitteln vorkommende Bakterium. Unter den anaeroben Bedingungen der Silage dominieren diese Organismen schnell die Mikrobenpopulation und beginnen innerhalb von 48 Stunden, Milch- und Essigsäure zu produzieren, wodurch die Zahl der Konkurrenten weiter reduziert wird. Unter diesen Bedingungen gelten L. plantarum-Stämme mit einer hohen Produktion heterologer Proteine als äußerst wettbewerbsfähig, was den Einsatz als wirksames biologisches Vorbehandlungsmittel ermöglicht.
Lebensmittel
Lactiplantibacillus plantarum kommt häufig in Milchprodukten, Fleisch und anderen fermentierten Gemüseprodukten vor, darunter Sauerkraut, eingelegte Gurken, eingelegte Oliven, koreanisches Kimchi, nigerianisches Ogi, Hefebrot usw. Der hohe Gehalt dieses Bakteriums in Lebensmitteln macht es auch zu einem idealen Kandidaten für die Entwicklung von Probiotika. Laut einer Studie von Juana Frias et al. aus dem Jahr 2008 wurde L. plantarum verwendet, um die allergische Reaktivität von Sojamehl zu reduzieren, und die Ergebnisse zeigten, dass fermentiertes Sojamehl von L. plantarum im Vergleich zu anderen Mikroorganismen eine 96-99 %ige IgE-Immunität aufwies .
Therapeutische Anwendungen
Aufgrund des Vorkommens von L. plantarum, seiner vom Menschen stammenden Eigenschaften und seines einfachen Wachstums wurde dieses Bakterium auf seine gesundheitlichen Vorteile getestet und als Probiotikum anerkannt. L. plantarum hat eine erhebliche antioxidative Wirkung und trägt zur Aufrechterhaltung der Darmpermeabilität bei. Es hemmt das Wachstum gasproduzierender Bakterien im Darm, was für einige Patienten mit Reizdarmsyndrom von Vorteil sein kann, und trägt zur Schaffung eines mikrobiellen Gleichgewichts und zur Stabilisierung der Verdauungsenzymmuster bei.
Antimikrobielle Eigenschaften
L. plantarum produziert antimikrobielle Substanzen, die ihm helfen, im menschlichen Darm zu überleben. Diese antimikrobiellen Substanzen zeigen erhebliche Wirkungen gegen grampositive und gramnegative Bakterien.
Aktivitäten gegen AIDS-bedingte Krankheiten
Im Falle einer anfänglichen HIV-Infektion stellte sich heraus, dass der Darm das Hauptzentrum der Immunaktivität war. Paneth-Zellen des intestinalen Immunsystems greifen HIV an, indem sie Interleukin 1β (IL-1β) produzieren, was zu ausgedehnten Gewebeschäden führt, die sich in schwerem Durchfall äußern. Eine Störung im Darm ermöglicht das Eindringen von Pilzpathogenen wie Kryptokokken, was zur Entwicklung von AIDS-bedingten Krankheiten führt. Studien haben gezeigt, dass L. plantarum IL-1β reduzieren (zerstören) kann, wodurch Entzündungen behoben und die Darmreparatur innerhalb von Stunden beschleunigt werden.
Schlussfolgerung
Lactiplantibacillus plantarum ist zweifellos eine einzigartige und magische Existenz in der Welt der Mikroben. Seine starke Säureresistenz und seine vielfältigen Anwendungen machen es zu einem Brennpunkt der Forschung. Als potenzielles Probiotikum erinnert uns seine Lebensgeschichte auch an die Bedeutung der Darmgesundheit für die allgemeine Gesundheit. Können wir mehr über diese Mikroorganismen erfahren und ihr volles Potenzial nutzen?
