DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-51823-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38228716
تاريخ النشر: 2024-01-17
المؤلف: Mohsen Golnari وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروبيوتيك والأطعمة المخمرة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة عزل وتحديد وتقييم الخصائص البروبيوتيك لمجموعة متنوعة من أنواع الباسيلس من مصادر طبيعية، تحديدًا التربة والبراز ومنتجات الألبان. تم تحديد ما مجموعه 36 عزلة من الباسيلس التي تشكل الأبواغ، إيجابية الغرام، وإيجابية الكاتالاز من خلال تسلسل 16S rDNA. شمل تقييم إمكاناتهم البروبيوتيك اختبار المقاومة لظروف الجهاز الهضمي (GIT) المحاكية، ووجود جينات السموم المعوية، وحساسية المضادات الحيوية، والأنشطة المضادة للميكروبات والأنشطة المدمرة للدم، والملفات البيوكيميائية. وُجد أن ثمانية عزلات تلبي جميع معايير البروبيوتيك، مما يدل على معدلات نمو عالية، وعدم وجود نشاط مدمّر للدم ونشاط الليسيثيناز، ومقاومة لظروف الجهاز الهضمي، إلى جانب نشاط مضاد للبكتيريا واسع الطيف ضد البكتيريا الممرضة دون إظهار مقاومة للمضادات الحيوية.
تشمل السلالات المحددة G2a (سلالة ب. سوبتيليس esf-G2)، MA1d (سلالة ب. أميليوكيفاسيانس ard-MA1D)، Khk (سلالة ب. كواجلانسي NBRC-12583)، GB (سلالة ب. إندوفيتيكوس 2DT)، G1 (سلالة ب. بوميلوس esf G1)، Ga1a (سلالة ب. بوميلوس NBRC-12092)، Ma1b (سلالة ب. ليكنيفورميس ard MA1B)، وPUN (سلالة ب. سيامنسيس ard-PUN). تشير النتائج إلى أن هذه العزلات من الباسيلس، وخاصة G2a وGa1a وG1 وKhk، تحمل وعدًا كبيرًا للتطبيقات في تغذية الحيوانات، وتعزيز صحة الأمعاء، والحفاظ على الطعام، وكبدائل للمضادات الحيوية. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات في الجسم الحي لاستكشاف تطبيقاتها المحتملة بالكامل والتحقيق في التفاعلات مع مجموعات البروبيوتيك المعروفة مثل اللاكتوباسيلس والبفيدوبكتيريا.
طرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وأي خصائص ذات صلة قد تؤثر على النتائج. يتم وصف المنهجية بطريقة منهجية، مما يضمن إمكانية إعادة الإنتاج. يشمل ذلك معايير اختيار الموضوعات أو العينات، وإعداد التجربة، والتقنيات المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتوسع القسم في أي طرق إحصائية تم تطبيقها لتفسير البيانات، بما في ذلك البرامج المستخدمة والعتبات الدلالية المحددة. تعتبر دقة الطرق ضرورية للتحقق من النتائج، كما يتم الاعتراف بأي قيود أو تحيزات محتملة في المنهجية لتوفير سياق للنتائج التي تم الحصول عليها. بشكل عام، يعمل هذا القسم كأساس لفهم نتائج البحث وآثارها.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التجارب التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات المستقلة والتابعة، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تُبلغ الدراسة عن فعالية النموذج المقترح، مما يدل على تحسين في دقة التنبؤ مقارنة بالمنهجيات الحالية. يتم توضيح النتائج بشكل أكبر من خلال أشكال وجداول متنوعة، والتي توفر تمثيلًا بصريًا واضحًا للاتجاهات الملحوظة في البيانات. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في فهم الآليات الأساسية وتدعم الفرضية المطروحة في البحث.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم عزل 36 سلالة من الباسيلس التي تشكل الأبواغ، إيجابية الغرام، وإيجابية الكاتالاز من مصادر متنوعة، بما في ذلك منتجات الألبان، والتربة، ونفايات الماشية. ومن الجدير بالذكر أن السلالات التي تم تحديدها على أنها *باسيلس سيريوس*، والتي قد تكون ممرضة، تم استبعادها من الاختبارات الإضافية. أظهرت العزلات أنشطة مدمرة للدم متفاوتة، حيث كانت 18 سلالة غاما-مدمرة للدم (غير مدمرة للدم)، بينما كانت نتيجة اختبار الليسيثيناز سلبية في الغالب، مما يشير إلى ملف آمن بشكل عام للتطبيقات البروبيوتيك. تم تقييم المقاومة لظروف الجهاز الهضمي (GIT) المحاكية، مما كشف أن 13 من أصل 17 سلالة حافظت على أكثر من 90% من الحيوية، مما يشير إلى إمكاناتها كبروبيوتيك قوية.
أشارت اختبارات حساسية المضادات الحيوية إلى أن بعض العزلات أظهرت مقاومة للستربتوميسين، على الرغم من أن جين المقاومة لم يكن قابلًا للنقل. كانت الأنشطة المضادة للميكروبات للعزلات واعدة، وخاصة سلالة GE1، التي أظهرت تثبيطًا واسع الطيف ضد عدة مسببات الأمراض، بما في ذلك MRSA. بالإضافة إلى ذلك، تم التحقيق في وجود جينات السموم المعوية، حيث تحمل بعض السلالات جينات مرتبطة بالسموم المعوية غير المدمرة، مما يعزز سلامتها كبروبيوتيك. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على إمكانات هذه السلالات من الباسيلس كمرشحين لتطوير البروبيوتيك، مع التأكيد على مرونتها في ظروف الجهاز الهضمي القاسية وخصائصها المضادة للميكروبات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-51823-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38228716
Publication Date: 2024-01-17
Author(s): Mohsen Golnari et al.
Primary Topic: Probiotics and Fermented Foods
Overview
This study investigates the isolation, identification, and evaluation of probiotic characteristics of various Bacillus species from natural sources, specifically soil, feces, and dairy products. A total of 36 spore-forming, Gram-positive, and catalase-positive Bacillus isolates were identified through 16S rDNA sequencing. The assessment of their probiotic potential included testing for resistance to simulated gastrointestinal tract (GIT) conditions, the presence of enterotoxin genes, antibiotic susceptibility, antimicrobial and hemolytic activities, and biochemical profiles. Eight isolates were found to meet all probiotic criteria, demonstrating high growth rates, non-hemolytic and lecithinase activity, and resistance to GIT conditions, alongside broad-spectrum antibacterial activity against pathogenic bacteria without exhibiting antibiotic resistance.
The identified strains include G2a (B. subtilis strain esf-G2), MA1d (B. amyloliquefaciens strain ard-MA1D), Khk (B. coagulanse strain NBRC-12583), GB (B. endophyticus strain 2DT), G1 (B. pumilus strain esf G1), Ga1a (B. pumilus strain NBRC-12092), Ma1b (B. licheniformis strain ard MA1B), and PUN (B. siamensis strain ard-PUN). The findings suggest that these Bacillus isolates, particularly G2a, Ga1a, G1, and Khk, hold significant promise for applications in animal feed, gut health promotion, food preservation, and as alternatives to antibiotics. However, further in vivo studies are necessary to fully explore their potential applications and to investigate interactions with established probiotic groups such as Lactobacillus and Bifidobacteria.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and any relevant characteristics that may influence the results. The methodology is described in a systematic manner, ensuring reproducibility. This includes the selection criteria for subjects or samples, the experimental setup, and the techniques utilized for data collection and analysis.
Additionally, the section may elaborate on any statistical methods applied to interpret the data, including the software used and the significance thresholds established. The rigor of the methods is crucial for validating the findings, and any limitations or potential biases in the methodology are also acknowledged to provide context for the results obtained. Overall, this section serves as a foundation for understanding the research outcomes and their implications.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experiments conducted. The data indicates a strong correlation between the independent and dependent variables, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Additionally, the study reports on the effectiveness of the proposed model, demonstrating an improvement in predictive accuracy compared to existing methodologies. The results are further illustrated through various figures and tables, which provide a clear visual representation of the trends observed in the data. Overall, these findings contribute to the understanding of the underlying mechanisms and support the hypothesis put forth in the research.
Discussion
In this study, 36 spore-forming, Gram-positive, and catalase-positive Bacillus strains were isolated from various sources, including dairy products, soil, and livestock waste. Notably, strains identified as *Bacillus cereus*, which are potentially pathogenic, were excluded from further testing. The isolates exhibited varying hemolytic activities, with 18 strains being gamma-hemolytic (non-hemolytic), while the lecithinase test was predominantly negative, indicating a generally safe profile for probiotic applications. Resistance to simulated gastrointestinal (GIT) conditions was assessed, revealing that 13 out of 17 strains maintained over 90% viability, suggesting their potential as robust probiotics.
Antibiotic susceptibility testing indicated that certain isolates demonstrated resistance to streptomycin, although the resistance gene was non-transferable. The antimicrobial activity of the isolates was promising, particularly the GE1 strain, which showed broad-spectrum inhibition against several pathogens, including MRSA. Additionally, the presence of enterotoxin genes was investigated, with some strains carrying genes associated with non-hemolytic enterotoxins, reinforcing their safety as probiotics. Overall, the findings highlight the potential of these Bacillus strains as candidates for probiotic development, emphasizing their resilience in harsh GIT conditions and their antimicrobial properties.