Odpowiedź komórek Lactobacillus brevis na stres osmotyczny zbadana metodą cytometrii przepływowej

• Autorzy: Magdalena A. Olszewska , Aleksandra Kocot , Monika Gryn , Łucja Łaniewska-Trokenheim

Warianty tytułu

Response of Lactobacillus Brevis Cells to Osmotic Stress Researched By Flow Cytometry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Pałeczki fermentacji mlekowej mogą wytrzymywać efekty stresu osmotycznego w naturalnym środowisku bytowania, jak również w procesie produkcji żywności. Złożoność zmian zachodzących w komórkach w wyniku działania tego stresu stwarza potrzebę poszerzenia wiedzy dotyczącej jego wpływu na stan fizjologiczny pałeczek Lactobacillus. Celem pracy było określenie wpływu chlorku sodu w zakresie 0,5 ÷ 2,5 % na fizjologię komórek szczepu Lactobacillus brevis, które wyizolowano z żywności. Zastosowano cytometrię wielobarwną i dobrano barwienie CFDA/PI (dioctan karboksyfluoresceiny/jodek propidyny) do oznaczenia aktywności esterolitycznej i spójności błon cytoplazmatycznych komórek. Na podstawie analizy cytometrycznej wyodrębniono cztery grupy komórek o określonych parametrach: 1 - CFDA-PI+, 2 - CFDA+PI+, 3 - CFDA-PI-, 4 - CFDA+PI-, których udział zależał od dadatku chlorku sodu w badanych próbkach. Zaobserwowano zwiększony udział komórek w grupie 1. i zmniejszony - w grupie 4. w badanych próbkach, świadczące o wzroście udziału komórek z uszkodzeniami w błonach cytoplazmatycznych i obniżeniu udziału komórek aktywnych. Na podstawie wyników metody płytkowej dowiedziono, że część populacji Lb. brevis straciła tzw. hodowalność w środowisku o największym stężeniu chlorku sodu - 2,5 %. Stwierdzono, że szczep Lb. brevis wykazał znaczną tolerancję na działanie chlorku sodu w badanym zakresie i wiedza z tego zakresu może być przydatna w badaniach skriningowych nad przydatnością pałeczek Lactobacillus w przemyśle. (abstrakt oryginalny)

EN

Lactic acid rod-shaped bacteria stand the effects of osmotic stress in natural living environments as well as in food production process. The complexity of changes occurring in cells as a result of osmotic stress creates the need for extending the knowledge of its effect on the physiological condition of rodODPOWIEDŹ shaped Lactobacillus bacteria. The objective of the study was to determine the effect of sodium chloride ranging from 0.5 to 2.5 % on the physiology of cells of Lactobacillus brevis strain isolated from food. A flow cytometry was applied and a fluorescent staining CFDA / PI (carboxyfluorescein diacetate / propidium iodide) was chosen to determine the metabolic activity and integrity of cytoplasmic membranes of cells. Based on the cytometric analysis, four groups were identified of cells with particular parameters: 1: CFDA-PI+; 2: CFDA+PI+; 3: CFDA-PI-; and 4: CFDA+PI-, and their percent content depended on the sodium chloride added to the samples analyzed. In the samples studied, it was found that the content of cells in group 1 increased and in group 4 decreased; this was evidence of the increase in the percent content of cells with damages in cytoplasmic membranes and of the decrease in the percent content of active cells. Based on the plate count results, it was proved that part of the L. brevis population lost culturability in the environment with the highest concentration of sodium chloride: 2.5 %. Furthermore, it was found that the L. brevis strain showed a considerable tolerance to the action of sodium chloride within the range studied and the knowledge in this area might be useful to research the suitability of Lactobacillus strains for industrial processes using screening methods. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Mikrobiologia; Przemysł spożywczy; Żywność

EN

Microbiology; Food industry; Food

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 22 (2015)
• Numer: nr 3 (100)
• Strony: 53--63

Twórcy

autor

Magdalena A. Olszewska

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Aleksandra Kocot

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Monika Gryn

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Łucja Łaniewska-Trokenheim

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Bibliografia

• [1] Ananta E., Voigt D., Zenker M., Heinz V., Knorr D.: Cellular injuries upon exposure of Escherichia coli and Lactobacillus rhamnosus to high-intensity ultrasound. J. Appl. Microbiol., 2005, 99, 271- 278.
• [2] Ben Amor K., Breeuwer P., Verbaarschot P., Rombouts F.M., Akkermans A.D.L., De Vos W.M., Abee T.: Multiparametric flow cytometry and cell sorting for the assessment of viable, injured, and dead Bifidobacterium cells during bile salt stress. Appl. Environ. Microbiol., 2002, 68, 5209-5216.
• [3] Bunthof C., Abee T.: Development of a flow cytometric method to analyze subpopulations of bacteria in probiotic products and dairy starters. Appl. Environ. Microbiol., 2002, 68, 2934-2942.
• [4] Bunthof C., Bloemen K., Breeuwer P., Rombouts F., Abee T.: Flow cytometric assessment of viability of Lactic Acid Bacteria. Appl. Environ. Microbiol., 2001, 67, 2326-2335.
• [5] Bunthof C., Braak S., Breeuwer P., Rombouts F., Abee T.: Rapid fluorescence assessment of the viability of stressed Lactococcus lactis. Appl. Environ. Microbiol., 1999, 65, 3681-3689.
• [6] De Angelis M., Gobbetti M.: Environmental stress responses in Lactobacillus: a review. Proteomics, 2004, 4, 106-22.
• [7] Glaasker E., Heuberger E.H., Konings W.N., Poolman B.: Mechanism of osmotic activation of the quaternary ammonium compound transporter (QacT) of Lactobacillus plantarum. J. Bacteriol., 1998, 180, 5540-5546.
• [8] Glaasker E., Konings W.N., Poolman B.: Osmotic regulation of intracellular solute pools in Lactobacillus plantarum. J. Bacteriol., 1996, 178, 575-582.
• [9] Kim W.S., Perl L., Park J.H., Tandianus J.E., Dunn N.W.: Assessment of stress response of the probiotic Lactobacillus acidophilus. Curr. Microbiol., 2001, 43, 346-350.
• [10] Lemay M.J., Rodrigue N., Gariepy C., Saucier L.: Adaptation of Lactobacillus alimentarius to environmental stresses. Int. J. Food Microbiol., 2000, 55, 249-253.
• [11] Oliver J.D.: The viable but nonculturable state in bacteria. J. Microbiol., 2005, 43, 93-100.
• [12] Olszewska M., Łaniewska-Trokenheim Ł.: Metody fluorescencyjnego barwienia komórek w badaniach stanu fizjologicznego bakterii. Post. Mikrobiol., 2013, 52, 409-418.
• [13] Papadimitriou K., Pratsinis H., Nebe-Von-Caron G., Kletsas D., Tsakalidou E.: Rapid assessment of the physiological status of Streptococcus macedonicus by flow cytometry and fluorescence probes. Int. J. Food Microbiol., 2006, 111, 197-205.
• [14] Rault A., Beal C., Ghorbal S., Ogier J.-C., Bouix M.: Multiparametric flow cytometry allows rapid assessment and comparison of lactic acid bacteria viability after freezing and during frozen storage. Cryobiology, 2007, 55, 35-43.
• [15] Sadowska J., Grajek W.: Odpowiedź komórkowa bakterii kwasu mlekowego na stresy środowiskowe. Biotechnologia, 2009, 87, 115-132.
• [16] Sunny-Roberts E.O., Ananta E., Knorr D.: Flow cytometry assessment of Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) response to non-electrolytes stress. Nut. Food Sci., 2007, 37, 184-200.
• [17] Sunny-Roberts E.O., Knorr D.: Evaluation of the response of Lactobacillus rhamnosus VTT E- 97800 to sucrose-induced osmotic stress. Food Microbiol., 2008, 25, 183-189.
• [18] Sunny-Roberts E.O., Knorr D.: Physiological analysis of Lactobacillus rhamnosus VTT E-97800: Adaptive response to osmotic stress induced by trehalose. B. Food J., 2007, 109, 735-748.

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2015/100/039