Effect of Metabolites of Lactobacillus Strains on Clinical Isolates of the Human Intestinal Microbiota
Currently, most clinically effective pharmabiotics are based on bacterial strains of the genus Lactobacillus. The antimicrobial properties of these microorganisms are attributed to their unique ability to synthesize metabolites that have significant potential in combating pathogenic microorganisms....
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2025
|
| Онлайн доступ: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/218 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Microbiological Journal |
Репозитарії
Microbiological Journal| id |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-218 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Microbiological Journal |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-06-20T14:08:50Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic_facet |
metabolites pharmabiotics intestinal microbiota 3P medicine метаболіти фармабіотики кишкова мікробіота 3Р медицина |
| format |
Article |
| author |
Ivashko, M.V. Boyko, N.V. Івашко, М.В. Бойко, Н.В. |
| spellingShingle |
Ivashko, M.V. Boyko, N.V. Івашко, М.В. Бойко, Н.В. Effect of Metabolites of Lactobacillus Strains on Clinical Isolates of the Human Intestinal Microbiota |
| author_facet |
Ivashko, M.V. Boyko, N.V. Івашко, М.В. Бойко, Н.В. |
| author_sort |
Ivashko, M.V. |
| title |
Effect of Metabolites of Lactobacillus Strains on Clinical Isolates of the Human Intestinal Microbiota |
| title_short |
Effect of Metabolites of Lactobacillus Strains on Clinical Isolates of the Human Intestinal Microbiota |
| title_full |
Effect of Metabolites of Lactobacillus Strains on Clinical Isolates of the Human Intestinal Microbiota |
| title_fullStr |
Effect of Metabolites of Lactobacillus Strains on Clinical Isolates of the Human Intestinal Microbiota |
| title_full_unstemmed |
Effect of Metabolites of Lactobacillus Strains on Clinical Isolates of the Human Intestinal Microbiota |
| title_sort |
effect of metabolites of lactobacillus strains on clinical isolates of the human intestinal microbiota |
| title_alt |
Вплив метаболітів пробіотичних штамів лактобактерій на клінічні ізоляти кишкової мікробіоти людини |
| description |
Currently, most clinically effective pharmabiotics are based on bacterial strains of the genus Lactobacillus. The antimicrobial properties of these microorganisms are attributed to their unique ability to synthesize metabolites that have significant potential in combating pathogenic microorganisms. The aim of this work was to study the effect of the metabolites of six probiotic Lactobacillus strains in vitro on opportunistic and commensal representatives of the human gut microbiota. Methods. Metabolites were isolated from six proprietary probiotic Lactobacillus strains (Lactobacillus plantarum A, L. bulgaricus A6, L. bulgaricus A22, L. bulgaricus S6, L. bulgaricus S19, and L. rhamnosus S25) by filtering the supernatant using syringe cellulose acetate membrane nanofilters with a pore diameter of 0.22 μm. The effect of the metabolites was evaluated against opportunistic (Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Proteus mirabilis, Bacillus cereus, and Staphylococcus aureus) and commensal (Enterococcus faecalis, L. plantarum) intestinal microbiota strains. Cultures were performed on agarized selective and differential diagnostic nutrient media. Microsoft Office Excel software was used for statistical processing of the experimental results. Results. Our study has shown that the metabolites of L. plantarum A, L. bulgaricus A6, L. bulgaricus S19, and L. rhamnosus S25 strains are characterized by the maximum ability to suppress the growth of E. coli, lac - on Day 1 of co-cultivation. Already on Day 2, the metabolites of L. plantarum A strain completely inhibited the growth of E. coli, lac -. The metabolites of probiotic L. bulgaricus A22 and L. bulgaricus S19 strains inhibited the growth of E. coli, lac - on Day 2 slightly less effectively. On Day 1 of co-cultivation, the metabolites of L. bulgaricus A6, L. bulgaricus A22, L. bulgaricus S6, and L. rhamnosus S25 strains showed the highest inhibitory effect on E. cloacae. However, on Day 2, the metabolites of L. plantarum A strain were the most effective, completely inhibiting the growth of E. cloacae. According to the study results, the metabolites of L. bulgaricus A6, L. bulgaricus A22, and L. bulgaricus S19 strains showed the best antagonistic effect on P. mirabilis. On Day 2 of co-cultivation, the metabolites of L. plantarum A strain completely inhibited the growth of P. mirabilis. The metabolites of L. bulgaricus A22, L. bulgaricus S6, L. bulgaricus S19, and L. rhamnosus S25 strains also showed an antagonistic effect on P. mirabilis on Day 2, but to a lesser degree. After 24 h, the metabolites of L. bulgaricus S19 and L. rhamnosus S25 strains turned out to be the most effective toward B. cereus. However, after 48 h of co-cultivation, it was the metabolites of L. plantarum A strain that demonstrated the best inhibitory properties, while the metabolites of L. bulgaricus S6 and L. bulgaricus S19 strains showed less efficacy. When studying the properties of the metabolites of probiotic Lactobacillus strains in relation to commensal representatives of the human gastrointestinal tract (E. faecalis and L. plantarum), in most cases, we noted no inhibition of commensal bacteria growth. In some cases, the addition of metabolites into the nutrient medium during the cultivation of E. faecalis and L. plantarum was noted to stimulate the growth of the latter. On Day 1 of co-cultivation, the metabolites of L. plantarum A, L. bulgaricus A6, L. bulgaricus S19, and L. rhamnosus S25 strains did not inhibit the growth of E. faecalis. However, on Day 2, it was found that the metabolites of L. plantarum A and L. bulgaricus A6 strains showed a stimulating effect on this test strain. On Day 1 of cultivation, the metabolites of strain L. bulgaricus S19 showed a stimulating effect on L. plantarum. On Day 2, the metabolites of strain L. bulgaricus S6 were the most effective, also demonstrating a stimulating effect. Conclusions. We anticipate the potential application of metabolites from the probiotic Lactobacillus strains for personalized modification of the human microbiome, which is particularly important in the context of advanced approaches to the modern 3P medicine. |
| publisher |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/218 |
| work_keys_str_mv |
AT ivashkomv effectofmetabolitesoflactobacillusstrainsonclinicalisolatesofthehumanintestinalmicrobiota AT boykonv effectofmetabolitesoflactobacillusstrainsonclinicalisolatesofthehumanintestinalmicrobiota AT ívaškomv effectofmetabolitesoflactobacillusstrainsonclinicalisolatesofthehumanintestinalmicrobiota AT bojkonv effectofmetabolitesoflactobacillusstrainsonclinicalisolatesofthehumanintestinalmicrobiota AT ivashkomv vplivmetabolítívprobíotičnihštamívlaktobakteríjnaklíníčníízolâtikiškovoímíkrobíotilûdini AT boykonv vplivmetabolítívprobíotičnihštamívlaktobakteríjnaklíníčníízolâtikiškovoímíkrobíotilûdini AT ívaškomv vplivmetabolítívprobíotičnihštamívlaktobakteríjnaklíníčníízolâtikiškovoímíkrobíotilûdini AT bojkonv vplivmetabolítívprobíotičnihštamívlaktobakteríjnaklíníčníízolâtikiškovoímíkrobíotilûdini |
| first_indexed |
2025-07-17T12:21:31Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:21:31Z |
| _version_ |
1850410740474707968 |
| spelling |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-2182025-06-20T14:08:50Z Effect of Metabolites of Lactobacillus Strains on Clinical Isolates of the Human Intestinal Microbiota Вплив метаболітів пробіотичних штамів лактобактерій на клінічні ізоляти кишкової мікробіоти людини Ivashko, M.V. Boyko, N.V. Івашко, М.В. Бойко, Н.В. metabolites pharmabiotics intestinal microbiota 3P medicine метаболіти фармабіотики кишкова мікробіота 3Р медицина Currently, most clinically effective pharmabiotics are based on bacterial strains of the genus Lactobacillus. The antimicrobial properties of these microorganisms are attributed to their unique ability to synthesize metabolites that have significant potential in combating pathogenic microorganisms. The aim of this work was to study the effect of the metabolites of six probiotic Lactobacillus strains in vitro on opportunistic and commensal representatives of the human gut microbiota. Methods. Metabolites were isolated from six proprietary probiotic Lactobacillus strains (Lactobacillus plantarum A, L. bulgaricus A6, L. bulgaricus A22, L. bulgaricus S6, L. bulgaricus S19, and L. rhamnosus S25) by filtering the supernatant using syringe cellulose acetate membrane nanofilters with a pore diameter of 0.22 μm. The effect of the metabolites was evaluated against opportunistic (Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Proteus mirabilis, Bacillus cereus, and Staphylococcus aureus) and commensal (Enterococcus faecalis, L. plantarum) intestinal microbiota strains. Cultures were performed on agarized selective and differential diagnostic nutrient media. Microsoft Office Excel software was used for statistical processing of the experimental results. Results. Our study has shown that the metabolites of L. plantarum A, L. bulgaricus A6, L. bulgaricus S19, and L. rhamnosus S25 strains are characterized by the maximum ability to suppress the growth of E. coli, lac - on Day 1 of co-cultivation. Already on Day 2, the metabolites of L. plantarum A strain completely inhibited the growth of E. coli, lac -. The metabolites of probiotic L. bulgaricus A22 and L. bulgaricus S19 strains inhibited the growth of E. coli, lac - on Day 2 slightly less effectively. On Day 1 of co-cultivation, the metabolites of L. bulgaricus A6, L. bulgaricus A22, L. bulgaricus S6, and L. rhamnosus S25 strains showed the highest inhibitory effect on E. cloacae. However, on Day 2, the metabolites of L. plantarum A strain were the most effective, completely inhibiting the growth of E. cloacae. According to the study results, the metabolites of L. bulgaricus A6, L. bulgaricus A22, and L. bulgaricus S19 strains showed the best antagonistic effect on P. mirabilis. On Day 2 of co-cultivation, the metabolites of L. plantarum A strain completely inhibited the growth of P. mirabilis. The metabolites of L. bulgaricus A22, L. bulgaricus S6, L. bulgaricus S19, and L. rhamnosus S25 strains also showed an antagonistic effect on P. mirabilis on Day 2, but to a lesser degree. After 24 h, the metabolites of L. bulgaricus S19 and L. rhamnosus S25 strains turned out to be the most effective toward B. cereus. However, after 48 h of co-cultivation, it was the metabolites of L. plantarum A strain that demonstrated the best inhibitory properties, while the metabolites of L. bulgaricus S6 and L. bulgaricus S19 strains showed less efficacy. When studying the properties of the metabolites of probiotic Lactobacillus strains in relation to commensal representatives of the human gastrointestinal tract (E. faecalis and L. plantarum), in most cases, we noted no inhibition of commensal bacteria growth. In some cases, the addition of metabolites into the nutrient medium during the cultivation of E. faecalis and L. plantarum was noted to stimulate the growth of the latter. On Day 1 of co-cultivation, the metabolites of L. plantarum A, L. bulgaricus A6, L. bulgaricus S19, and L. rhamnosus S25 strains did not inhibit the growth of E. faecalis. However, on Day 2, it was found that the metabolites of L. plantarum A and L. bulgaricus A6 strains showed a stimulating effect on this test strain. On Day 1 of cultivation, the metabolites of strain L. bulgaricus S19 showed a stimulating effect on L. plantarum. On Day 2, the metabolites of strain L. bulgaricus S6 were the most effective, also demonstrating a stimulating effect. Conclusions. We anticipate the potential application of metabolites from the probiotic Lactobacillus strains for personalized modification of the human microbiome, which is particularly important in the context of advanced approaches to the modern 3P medicine. Наразі більшість клінічно ефективних фармабіотиків базуються на використанні штамів бактерій роду Lactobacillus. Антимікробні властивості цих мікроорганізмів зумовлені їхньою унікальною здатністю синтезувати метаболіти, які проявляють великий потенціал для боротьби з патогенними мікроорганізмами. Метою роботи було вивчити вплив метаболітів шести пробіотичних штамів Lactobacillus in vitro на умовно-патогенних та коменсальних представників кишкового мікробіому людини. Методи. Метаболіти виділяли з шести авторських пробіотичних штамів лактобактерій (Lactobacillus plantarum A, L. bulgaricus A6, L. bulgaricus A22, L. bulgaricus S6, L. bulgaricus S19 та L. rhamnosus S25) шляхом фільтрування супернатанту за допомогою шприцевих мембранних нанофільтрів з ацетату целюлози з діаметром пор 0,22 мкм. Вплив метаболітів оцінювали на умовно-патогенних (Escherichia lac -, Enterobacter cloacae, Proteus mirabilis, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus) та коменсальних (Enterococcus faecalis, L. plantarum) ізолятів кишкової мікробіоти. Посіви здійснювали на агаризовані селективні та диференційно-діагностичні поживні середовища. Статистичну обробку експериментальних результатів проводили за допомогою програмного забезпечення Microsoft Office Excel. Результати. Наші дослідження показали, що метаболіти штамів L. plantarum A, L. bulgaricus A6, L. bulgaricus S19 та L. rhamnosus S25 характеризуються максимальною здатністю пригнічувати ріст E. coli, lac - на першу добу сумісного культивування. Вже на другу добу метаболіти штаму L. plantarum A повністю пригнічували ріст E. coli, lac -. Трохи менш ефективно пригнічували ріст E. coli, lac - на другу добу метаболіти пробіотичних штамів L. bulgaricus A22 та L. bulgaricus S19. На перший день сумісного культивування, проти E. cloacae найбільш ефективний інгібувальний вплив проявляли метаболіти штамів L. bulgaricus A6, L. bulgaricus A22, L. bulgaricus S6 та L. rhamnosus S25. Проте на другу добу найбільш ефективними були метаболіти штаму L. plantarum A, які повністю пригнічували ріст E. cloacae. Згідно з результатами дослідження, проти P. mirabilis найкращу антагоністичну дію мають метаболіти штамів L. bulgaricus А6, L. bulgaricus А22 та L. bulgaricus S19. На другу добу сумісного культивування метаболіти штаму L. plantarum A повністю пригнічували ріст P. mirabilis. Антагоністичний вплив на P. mirabilis на другу добу проявляли також метаболіти штамів L. bulgaricus А22, L. bulgaricus S6, L. bulgaricus S19 та L. rhamnosus S25, але в меншій мірі. Метаболіти штамів L. bulgaricus S19 та L. rhamnosus S25 виявилися найбільш ефективними через 24 год проти B. cereus. Однак, під час сумісного культивування, через 48 год найкращі пригнічувальні властивості демонстрували метаболіти штаму L. plantarum A, тоді як метаболіти штамів L. bulgaricus S6 та L. bulgaricus S19 проявляли меншу ефективність. Висновки. Очікуваною нами є можливість застосування метаболітів пробіотичних штамів лактобактерій для персоніфікованого коригування мікробіому людини, що є надзвичайно важливим в контексті розвинених підходів сучасної 3Р медицини. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2025-05-03 Article Article application/pdf https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/218 10.15407/microbiolj87.02.003 Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 87 No. 2 (2025): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 3-13 Мікробіологічний журнал; Том 87 № 2 (2025): Мікробіологічний журнал; 3-13 2616-9258 1028-0987 10.15407/microbiolj87.02 en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/218/112 Copyright (c) 2025 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |