Pediococcus acidilactici

Pediococcus acidilactici

Pediococcus acidilactici

Systematik
Klasse: Bacilli
Ordnung: Milchsäurebakterien (Lactobacillales)
Familie: Lactobacillaceae
Gattung: Pediococcus
Art: Pediococcus acidilactici
Wissenschaftlicher Name
Pediococcus acidilactici
Lindner 1887

Pediococcus acidilactici ist eine Bakterienart. Sie ist häufig in fermentierten Nahrungsmitteln enthalten. Sie bildet aus Glucose durch Fermentation Milchsäure und zählt somit zu den Milchsäurebakterien.

Merkmale

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Die Zellen sind kokkenförmig und unbeweglich.[1] Von der Gattung Pediococcus sind verschiedene Plasmide bekannt. Dieses wurden zuerst 1985 von Graham und McKay beschrieben,[2] so sind bei einigen Stämmen von P. acidilactici sind für die Fermentation von Saccharose in Plasmiden vorhanden. Es sind auch in Plasmiden kodierte Gene von P. acidilactici bekannt, die für Resistenz gegen bestimmte Antibiotika wirken, so z. B. gegen Erythromycin. Bei der nah verwandten Art Pediococcus pentosaceus sind Plasmide für die Fermentation von Raffinose, Melibiose und Saccharose bekannt.[3] Plasmide werden häufig zwischen Pediococcus und Enterococcus-, Streptococcus- und Lactococcus-Arten übertragen.[3][1]

Stoffwechsel und Wachstum

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Pediococcus acidilactici kann sowohl unter Ausschluss von Sauerstoff (anaerob) als auch unter aeroben Bedingungen wachsen. Der Stoffwechselweg ist die Gärung. Von Glucose bildet es Milchsäure (Laktose) und gehört somit zu den Milchsäurebakterien. Des Weiteren kann es Galactose nutzen, einige Stämme können auch Maltose und/oder Melezitose vergären. Die Art ist „Säureliebend“ und somit bei niedrigen pH-Werten lebensfähig. Die optimale Wachstumstemperatur liegt bei 40 °C, während die maximale Wachstumstemperatur 50–53 °C beträgt.[1]

Pediokokken wirken als Antagonisten gegen andere Mikroorganismen, einschließlich Darmpathogenen. Dies geschieht durch die Produktion von Milchsäure und die Sekretion von Bacteriocine, die als Pediocine bezeichnet werden.[4] Die von einigen Stämmen von Pediococcus acidilactici produzierte Bakteriocin wird als Pediocin PA-1/AcH bezeichnet.

Systematik

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Pediococcus acidilactici und Pediococcus pentosaceus sind mit Hilfe physiologischer Tests nur schwer voneinander zu trennen. Diese beiden Arten zeigen eine größere Verwandtschaft untereinander als mit anderen Pediokokken, wie die 16S rDNA-Analyse zeigt. Auf phänotypischer Ebene unterscheidet sich Pediococcus acidilactici von Pediococcus pentosaceus durch seine Unfähigkeit, Maltose zu fermentieren, und seine Fähigkeit, bei 50 °C zu wachsen.[1]

Die Gattung Pediococcus zählt zu den Lactobacillaceae, den sogenannten Milchsäurebakterien.[5]

Ökologie

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Pediococcus acidilactici, wie auch die verwandten Arten Pediococcus pentosaceus, P. parvulus und P. inopinatus, spielt eine wichtige Rolle als Starterkulturen bei der Herstellung von Silage.[6][7] Pediococcus acidilactici wurde auch aus dem Magen-Darm-Trakt von Karpfen (Cyprinus carpio) und Süßwassergarnelen (Macrobrachium rosenbergii) isoliert.[6] P. acidilactici und P. parvulus, P. inopinatus, P. stilesii, P. pentosaceus, P. lolii werden oft aus Pflanzen, Früchten und Gemüse isoliert und sind daher in vielen fermentierten Produkten enthalten.[6] Wie von P. pentosaceus und P. parvulus sind Stämme auch in Malz bei Temperaturen <50 °C zu finden. Diese Stämme und P. claussenii sind resistent gegenüber niedrigen Alkoholkonzentrationen und Hopfen und wachsen bei höheren pH-Werten als die meisten Milchsäurebakterien.[6]

Nutzung

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Pediococcus acidilactici wird als Probiotikum eingesetzt und wurde in einem breiten Einsatzbereich untersucht. Studien hatten ergeben, dass Pediococcus acidilactici eine Senkung des Cholesterinspiegels fördern kann.[8][9] Es wurden auch eine positive Wirkung auf das Immunsystem beobachtet. So zeigten Küken, denen Pediococcus acidilactici hinzugefügt wurde, eine verstärkte Immunreaktion gegen Infektionen des Pilzes Coccidioides immitis.[10] Es zeigten sich auch Verbesserungen bei Depressionen.[11][12][13] Allerdings wurden auch gegenteilige Ergebnisse beobachtet. So könnten nach einer Untersuchung Enterococcus faecium zusammen mit Pediococcus acidolactici einen Risikofaktor für den Ausbruch von Depressionen und entzündliche Darmerkrankungen darstellen.[14][15][16]

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c d Wilhelm. H. Holzapfel, Charles M.A.P. Franz und Wolfgang Ludwig: Pediococcus (2015) <Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. 1. Auflage. Wiley, 2015, ISBN 978-1-118-96060-8, doi:10.1002/9781118960608.gbm00606 (wiley.com [abgerufen am 10. Oktober 2024]).
  2. ↑ Donald C. Graham, Larry L. McKay: Plasmid DNA in Strains of Pediococcus cerevisiae and Pediococcus pentosaceus. In: Applied and Environmental Microbiology. Band 50, Nr. 2, August 1985, ISSN 0099-2240, S. 532–534, doi:10.1128/aem.50.2.532-534.1985, PMID 16346868, PMC 238655 (freier Volltext) – (asm.org [abgerufen am 10. Oktober 2024]).
  3. ↑ a b Carlos F. Gonzalez, Blair S. Kunka: Evidence for Plasmid Linkage of Raffinose Utilization and Associated α-Galactosidase and Sucrose Hydrolase Activity in Pediococcus pentosaceus. In: Applied and Environmental Microbiology. Band 51, Nr. 1, Januar 1986, ISSN 0099-2240, S. 105–109, doi:10.1128/aem.51.1.105-109.1986, PMID 16346958, PMC 238824 (freier Volltext) – (asm.org [abgerufen am 10. Oktober 2024]).
  4. ↑ Mark A. Daeschel, Todd R. Klaenhammer: Association of a 13.6-Megadalton Plasmid in Pediococcus pentosaceus with Bacteriocin Activity. In: Applied and Environmental Microbiology. Band 50, Nr. 6, Dezember 1985, ISSN 0099-2240, S. 1538–1541, doi:10.1128/aem.50.6.1538-1541.1985.
  5. ↑ LPSN
  6. ↑ a b c d Leon Dicks, Akihito Endo: The Family Lactobacillaceae: Genera Other than Lactobacillus. In: The Prokaryotes. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-30119-3, S. 203–212, doi:10.1007/978-3-642-30120-9_207 (springer.com [abgerufen am 10. Oktober 2024]).
  7. ↑ Joanna Ivy Irorita Fugaban, Jorge Enrique Vazquez Bucheli, Yu Jin Park, Dong Ho Suh, Eun Sung Jung, Bernadette Dora Gombossy de Melo Franco, Iskra Vitanova Ivanova, Wilhelm Heinrich Holzapfel, Svetoslav Dimitrov Todorov: Antimicrobial properties of Pediococcus acidilactici and Pediococcus pentosaceus isolated from silage. In: Journal of Applied Microbiology. Band 132, Nr. 1, Januar 2022, ISSN 1364-5072, S. 311–330, doi:10.1111/jam.15205 (oup.com [abgerufen am 10. Oktober 2024]).
  8. ↑ Vivekananda Mandal, Sukanta Kumar Sen, Narayan Chandra Mandal: Effect of prebiotics on bacteriocin production and cholesterol lowering activity of Pediococcus acidilactici LAB 5. In: World Journal of Microbiology and Biotechnology. Band 25, Nr. 10, Oktober 2009, ISSN 0959-3993, S. 1837–1847, doi:10.1007/s11274-009-0085-4 (springer.com [abgerufen am 10. Oktober 2024]).
  9. ↑ Muhammad Bilal Sadiq, Farhat-ul-Ain Azhar, Imran Ahmad: Probiotic and Prebiotic Interactions and Their Role in Maintaining Host Immunity. In: Microbiome-Gut-Brain Axis: Implications on Health. Springer Nature, Singapore 2022, ISBN 978-981-16-1626-6, S. 425–443, doi:10.1007/978-981-16-1626-6_22 (springer.com [abgerufen am 10. Oktober 2024]).
  10. ↑ Sunghyen Lee, Hyun S. Lillehoj, Dong W. Park, Yeong H. Hong, J.J. Lin: Effects of Pediococcus- and Saccharomyces-based probiotic (MitoMax®) on coccidiosis in broiler chickens. In: Comparative Immunology, Microbiology and Infectious Diseases. Band 30, Nr. 4, Juli 2007, S. 261–268, doi:10.1016/j.cimid.2007.02.002 (elsevier.com [abgerufen am 10. Oktober 2024]).
  11. ↑ Michele Cicala, Michele Guarino: Faculty Opinions recommendation of Transplantation of fecal microbiota from patients with inflammatory bowel disease and depression alters immune response and behavior in recipient mice. 24. Januar 2022, abgerufen am 9. Oktober 2024.
  12. ↑ Peijun Tian, Ying Chen, Xin Qian, Renying Zou, Huiyue Zhu, Jianxin Zhao, Hao Zhang, Gang Wang, Wei Chen: Pediococcus acidilactici CCFM6432 mitigates chronic stress-induced anxiety and gut microbial abnormalities. In: Food & Function. Band 12, Nr. 22, 2021, ISSN 2042-6496, S. 11241–11249, doi:10.1039/D1FO01608C (rsc.org [abgerufen am 9. Oktober 2024]).
  13. ↑ Peijun Tian, Hongyu Yang, Feng Hang, Gang Wang, Xuhua Mao, Xing Jin, Jianxin Zhao: Evaluation of the clinical efficacy of Pediococcus acidilactici CCFM6432 in alleviating depression. In: Microbiome Research Reports. Band 3, Nr. 4, 18. September 2024, ISSN 2771-5965, doi:10.20517/mrr.2024.33 (oaepublish.com [abgerufen am 9. Oktober 2024]).
  14. ↑ Hyo-Min Jang, Jeon-Kyung Kim, Min-Kyung Joo, Yoon-Jung Shin, Kyung-Eon Lee, Chang Kyun Lee, Hyo-Jong Kim, Dong-Hyun Kim: Enterococcus faecium and Pediococcus acidilactici deteriorate Enterobacteriaceae-induced depression and colitis in mice. In: Scientific Reports. Band 12, Nr. 1, 7. Juni 2022, ISSN 2045-2322, doi:10.1038/s41598-022-13629-9, PMID 35672451, PMC 9174183 (freier Volltext) – (nature.com [abgerufen am 9. Oktober 2024]).
  15. ↑ Angelica Varesi, Lucrezia Irene Maria Campagnoli, Salvatore Chirumbolo, Beatrice Candiano, Adelaide Carrara, Giovanni Ricevuti, Ciro Esposito, Alessia Pascale: The brain-gut-microbiota interplay in depression: A key to design innovative therapeutic approaches. In: Pharmacological Research. Band 192, Juni 2023, S. 106799, doi:10.1016/j.phrs.2023.106799 (elsevier.com [abgerufen am 8. Oktober 2024]).
  16. ↑ Wenzhi Hao, Qingyu Ma, Lu Wang, Naijun Yuan, Hua Gan, Liangliang He, Xiaojuan Li, Junqing Huang, Jiaxu Chen: Gut dysbiosis induces the development of depression-like behavior through abnormal synapse pruning in microglia-mediated by complement C3. In: Microbiome. Band 12, Nr. 1, 20. Februar 2024, ISSN 2049-2618, doi:10.1186/s40168-024-01756-6.

Literatur

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