Die Nahrung 28, (1984) 6/7,635-640

Lehrstuhl fur Mikrobiologie der Staatlichen Universitat, Tartu. UdSSR

Die adhasiven Eigenschaften der aus dem Verdauungstrakt des Menschen isolierten Lactobazillen V. I . BRILIS, T. A. BRILIENE, CH. P. LENCNER und A. A. LENCNER

Es werden die adhasiven und hamagglutinierenden Eigenschaften von 34 Laktobazillen-Stammen unter- sucht, von denen 21 aus dem menschlichen Speichel und Stuhl stammen. Die stark adharierenden Stamme betragen 23,5 y:, die mittelstark adharierenden 2 6 3 % und die schwach adharierenden 50 %. Unter den Stam- men mit starken Adhasionseigenschaften uberwiegen die aus dem Menschen isolierten, wahrend in der Gruppe der schwach adharierenden die Mehrzahl aus Sammlungsstammen stammt. Die innerartlichen Unterschiede in der Adhasionsfahigkeit werden bei 4 von 9 untersuchten Arten genauer verfolgt, namlich bei L. acidophilus, L . salivarius, L. coselund L. fermenrwn. Es werden auch einige zwischenartliche Differenzen in der Adha- sionsfahigkeit der Lactobazillen bemerkt. Eine Hamagglutination von Humanerythrocyten wird konstant nur von schwach adharierenden Stammen hervorgerufen. Somit besteht offensichtlich ein umgekehrtes Verhlltnis zwischen den adharierenden und hamagglutinierenden Eigenschaften der Lactobazillen.

Unter vielen Fragen der Okologie der Lactobazillen besitzt die Untersuchung ihrer Schutzfunktion eine nicht geringe Bedeutung. Hierbei ist die Untersuchung der Adhasion von Interesse, da sie das Einleben des Mikroorganismus im tierischen Organismus in wesent- lichem MaDe beeinfluBt. So wurde die Adhasion der Lactobazillen an die Epithelzellen ver- schiedener Abschnitte des Verdauungstrakts von Tieren [5, 8, 91, der'Mundhohle [I] und der menschlichen Vagina [7] beschrieben. In der Literatur gibt es jedoch nur wenige Beobach- tungen iiber die Adhasionsfihigkeit der verschiedenen Lactobazillen [3, 4, 91.

Im Jahre 1980 beobachteten wir in Versuchen iiber die Adhasion mit einzelnen Stammen von Lactobazillen die Erscheinung der Hamagglutination [2 ] . In der Literatur gibt es An- gaben iiber Zusammenhange zwischen den adhasiven und den hamagglutinierenden Eigen- schaften nur bei einigen anderen Mikroorganismen, insbesondere bei E. coli [6] . Aufgabe dieser Mitteilung war die Untersuchung der adhasiven und hamagglutinierenden Eigen- schaften verschiedener Lactobazillenarten aus dem Verdauungstrakt des Menschen.

Material und Methoden Die Versuche wurden mit Erythrocyten von 18 Probanden vorgenommen (Alter 25- 52 Jahre). Es wurden

34 Stamme von 9 Lactobazillenarten verwendet, von denen I0 aus dem Speichel und 1 I aus dem Stuhl isoliert worden waren (Tab. 1). Als Kontrolle dienten 11 Stamme aus der Sammlung und 2 Stamme, die zur Produk- tion des sowjetischen Praparates Lactobacterinum siccum verwendet werden.

Die Adhasion untersuchten wir in vitro a n einem Modell rnit menschlichen Erythrocyten, das am Lehrstuhl fur Mikrobiologie der Tartuer Staatlichen Universitat entwickelt worden ist [2]. Es ist zu unterstreichen, daD die in vitro nachgewiesene Adhasionsfahigkeit der Lactobazillen mit ihrer Kolonisierungsfahigkeit korreliert [4]. Die Versuche erfolgten mit einem Konzentrationsverhaltnis der Mikroorganismen zu den Erythrocyten von 10: 1 , Der Grad der Adhasionsfihigkeit eines Stammes wurde nach einem Index der Adhasionsfahigkeit

636 BRILIS/BRILIENE/LENCNER/LENCNER

Tabelle 1 Lactobacillus-Stamme

-~ - ~ -~ ~-

Art Nummer des Stammes Anzahl der Stamme

L . helveticus L . lartis L . acidophilus L . salivarius L . rayei L. plantarum L. fermeiitum L. brevis L . burlinrri

ATCC 8018’; B6’

NCIB 4504’ : L82 : A73 ; A34: A304 A 10’ ; A26’ ; A44 NCDO 151’; NCDO 152’; A8’; A3I3: A323; A64: NCTC 103025 ATCC 10241’: A38’; A 3 y ; 8R-A36 ATCC 9338l; AS’; A334; A344: 90T-S46 NCIB 6107’; A353: A36’; A164 ATCC 4005’ ; A I 44

~ 1 2 ~ : A I ~ ~

erhalten vom National Institute for Research in Dairying, Reading, England aus der Stammkultur des Lehrstuhls fur Mikrobiologie der Tartuer Staatlichen Universitat, Tartu, UdSSR

’ isoliert aus menschlichem Speichel isoliert aus menschlichem Stuhl erhalten vom Department of Pathology, University of London, England Stamm fur die Produktion des sowjetischen Praparats Lactobacterinum siccum

(IA) beurteilt entsprechend der mittleren Anzahl von Mikroorganismen auf den Erythrocyten, wobei nur die an der Adhasion teilnehmenden Erythrocyten beriicksichtigt wurden. Der kleinste mogliche Wert von IA ist 1,OO. Die St lmme wurden als stark adharierend bei IA 2 4,00, als mittelmaBig adharierend bei IA = 2,50- 3.99 und als schwach adharierend bei IA = 1,00--2,49 bewertet. Die Hamagglutination wurde nach Sedi- mentation der Erythrocyten bei Zimmertemperatur ausgewertet.

Die Adhasionsfahigkeit und die hamagglutinierenden Eigenschaften jedes Stammes wurden mit Erythro- cyten von 4- 18 Personen untersucht. Insgesamt erfolgten 359 Versuche zur Untersuchung der Adhasions- eigenschaften und 320 hinsichtlich der hamagglutinierenden Fahigkeiten der Lactobazillen. Die mittleren quadratischen Abweichungen und die Bestimmung der Signifikanz der Mittelwertunterschiede berechneten wir nach ASMARIN und VOROBEV (1962).

Ergebnisse und Diskussion

Den Grad der Adhasionsfahigkeit aller untersuchten Lactobacillus-Stamme zeigen die in Tab. 2 angefuhrten Werte. Die stark adharierenden Lactobacillus-Stamme machten 24 % (8 von 34) aus, die mittlere Gruppe betrug 26% (9 von 34), und die schwach adharierenden Stamme wurden zu 5004 (17 von 34) gesehen. Stark adharierend waren 4 Stamme Lacto- bacillus casei (insbesondere der kapsulare Stamm NCTC 10302), 3 Stamme von L. fermen- tum und ein Stamm L. salivarius. Die Stamme mit mittelstarker Adhasionsfahigkeit gehorten zu L. lactis, L. acidophilus, L. casei, L. plantarum und L. fermentum. Zu bemerken ist, da13 in diese Gruppe auch beide untersuchten Stamme von L. lactis fielen. Interessant ist, dalj die beiden fur die Produktion von Lactobacterium siccum eingesetzten Stamme L. plantarum 8R-A3 und L. fermentum 90T-S4 mittelstark adharierend waren. Zur Gruppe der schwach adharierenden Stamme gehorten alle untersuchten Stamme von L. helveticus, L. brevis und L. buchneri sowie 3 von 5 untersuchten Stammen von L. acidophilus. Unter den Stammen mit hoher Adhasionsfahigkeit uberwogen die Lactobazillen, die vom Menschen isoliert worden waren (6 von 8), zu den schwach adharierenden zahlte dagegen die groljte Zahl der Stamme aus der Kultursammlung (8 von 11). Eine vergleichende Untersuchung der Ad-

Eigenschaften der Lactobazillen 637

Tabelle 2 Adhasionsfahigkeit der untersuchten Lactobacillus-Stamme

Art Stamm IA

Stark adharierende Stiimme L. sali- A10 5,25 f 3,O varius L. casei A6 6,38 f 3,O

A32 5,51 f 3,60 A8 549 * 2,lO NCTC10302 5,07 f I,@

Mittelstark adharierende Stamme L. lactis A13 3,29 f 2,lO

A12 3,20 f 1,90 L. acido- A30 3,26 k 1,80 philus A3 2,61 f 1,30

Schwach adharierende Stiimme L. hel- ATCC 8018 veticus B6 L. acido- A7 philus La

NCIB 4504 L. sali- A4 varius A26 L. casei A31

1,71 k 0,72 1.52 f 0,42 2,29 f 2,16 1,82 f 0,49 1.80 f 0,40 2,39 f 0,56 2,OO k 0,83 2,22 f 0,54

Art Stamm IA

L. fer- ATCC 9338 4,29 f 0,90 mentum

A5 4,28 f 4,O A34 4,08 f 0.81

L. casei

L. plan- tarum L. fer- menturn

L. plan- larum L. brevis

L. buch- neri

NCDO 152 NCDO 151

A37 8R-A3

90T-S4

A38 ATCC 10241 A36 A16 NCIB 6107 A35 ATCC 4005 A14

3,11 f 1,60 2,52 f 1,04 2,91 & 1,24 2,63 & 0,98 3,03 f 3,40

2,33 f 1,05 2,30 f 1,12 2,39 f 0,66 2,15 f 0,98 2,OO k 0,74 1,57 f 0,26 2,25 f 1,02 2,22 f 1,lO

IA = Index der Adhasionsfahigkeit

hasionsfahigkeit der aus dem Speichel bzw. dem Stuhl isolierten Stamme zeigte, daI3 von 1 1 Stuhlstammen 8 stark oder mittelstark adharierten, wahrend die Adhasionsfahigkeit nur bei 5 von 10 Speichelstammen nachgewiesen werden konnte.

Die Unterschiede innerhalb einer Art wurden genauer bei 4 von 9 untersuchten Arten verfolgt : bei L. acidophilus, L. salivarius, L. casei und L. fermentum (Tab. 3). So waren zum Beispiel 3 Stamme von L. fermentum stark adharierend, einer mittelstark und einer sogar schwach. Die Stamme der iibrigen Arten mit Ausnahme von L. planfarum gehorten zu einer einzigen Gruppe der Adhasionsfahigkeit. Von den L. plantarum-Stammen waren 2 mittel- stark und 2 schwach adhasiv. Nach dem oben genannten Index befanden sich jedoch alle Stamme an der Grenze zwischen mittelstarker und schwacher Adhasivitat.

Zu bemerken ist, daI3 bei der Untersuchung starke Veranderungen in den Adhasions- fahigkeiten bei 2 Stammen von L. fermentum (A5 und 90T-S4) auftraten, die uber den Rah- men einer Adhasivitatsgruppe hinausgingen. Diese Veranderungen wurden bei den anderen Lactobacillus-Stammen bei paralleler Untersuchung nicht beobachtet. Wir stellten gewisse Unterschiede in der Adhasivitat bei verschiedenen Arten der Lactobazillen fest. So war die Adhasivitat bei L. casei starker als bei L. helveticus, L. acidophilus, L. plantarum, L. brevis und L. buchneri, bei L. helveticus jedoch schwacher als bei den anderen untersuchten homo- fermentativen Lactobazillen (p < 0,OS).

Bei dem Studium der hamagglutinierenden Fahigkeit der Lactobazillen gelang es nach- zuweisen, daJ3 diese Fahigkeit allen stark adharierenden Stammen fehlte (Tab. 4). Auch unter den mittelstark adharierenden ergaben nur die Stamme L. acidophilus A3 und L.

41 Nahrung, Ed. 78, H. 6/7

638 BRIL~S/BRILIENE/LENCNER/LENCNER

Tabelle 3 Verteilung der untersuchten Lactobacillus-Stamme nach Art und Adhasivitatsgrad

Art Anzahl der Stamme

stark Mittelstark Schwach adharierend adharierend adharierend

L. helveticus L . lacti! L. acidophilus L. salivarius L . casei L . plan tarum L. fermeirturn L. buchneri L. brevis

IA = Index der Adhasionsfahigkeit

Tabelle 4 Adhasivitat und bazillen

Grad der Adhasivitat der Stamme

Stark adharierend Mittelstark adharierend Schwach adharierend

I

Signifikanz der Unter- schiede zwi- schen den Anen (IA)

p > 0.05 p > 0.05 p < 0,05 p < 0,05 p < 0,001 p > 0,05 p < 0,001 p > 0,05 p > 0,os

hamagglutinierende Fahigkeit der Lacto-

Intensitat der Hamagglutination __

k + + + + + + -

Anzahl der Stamme 8 7 2' -

- - - __ - ~

5 42 3' 34 25

- fehlende Hamagglutination k inkonstante schwach ausge- pragte Hamagglutination + konstante schwach ausgepragte Hamagglutination + + ausgepragte Hamagglutination + + + stark ausgepragte Hamagglutination ' Stiimme L. acidophiius A3: L. fermentum 90T-S4

Stamme L. buchneri ATCC4005, A 1 4 ; L . brevis NCIB 6107, A36 Stamme L. acidophilus L8, L. plantarum A38: L . brevis A35 Stamme L. acidophilus NCIB 4504, A7. L . brevis A16 Stamme L. helveticus ATCC 801%. 86

fermentum 90T-S4 eine nicht konstante und schwach ausgepragte Hamagglutination. Daruber hinaus agglutinierte der letztere die Humanerythrocyten ausschliel3lich bei Ver- minderung der adhasiven Eigenschaften. Konstante hamagglutinierende Eigenschaften besaDen nur die schwach adharierenden Stamme von L. helveticus, L. acidophilus, L. plan- tarum, L. brevis und L. buchneri. Die starksten hamagglutinierenden und schwache ad- harierende Eigenschaften wiesen beide untersuchten Stamme von L. helveticus auf. Diese direkte Verbindung zwischen den hamagglutinierenden und aggregierenden Fahigkeiten der Lactobazillen ist bemerkenswert.

Eigenschaften der Lactobazillen 639

Somit zeigen unsere Ergebnisse, daD aus dem Verdauungstrakt des Menschen isolierte Lactobazillen adhasive Eigenschaften besitzen. In ihrer Adhasionsfahigkeit sind inner- artliche und wahrscheinlich auch bestimmte zwischenartliche Unterschiede festmstellen. Die Ergebnisse der vorgestellten Untersuchungen zeigen bei den Lactobazillen ein umge- kehrt proportionales Verhalten zwischen den adhasiven und den harnagglutinierenden Eigen- schaften.

(Aus dem Russischen ubersetzt, gekurzt)

Summary

V. I. BRILIS, T. A. BRILIENE, CH. P. LENCNER and A. A. LENCNER : Adhesive properties of Lactobacilli isolated from the human gut 1.

The adhesive and hemagglutinating properties of 34 tribes of Lactobacillus have been examined. 21 tribes came from human saliva and feces. 23.5 % of the tribes showed strongly, 50 o< weakly adhesive properties. The remaining tribes showed average effects. Most of the strongly adhering tribes were isolates from.human specimens. In the group of weakly adhering tribes those from collections dominated. 4 of 9 examinated spe- cies differed in their adhering capacity. These were L. acidophilus, L. salivarius, L . casei, and L. fermentum. Only weakly adhering tribes showed hemagglutination of human erythrocytes. Therefore. there exists, ob- viously. a rcversed relation between the adhering and the hemagglutinating properties of Lactobacilli.

B. w. Epwnn~c, T. A. EPUJIUEHE, x. n. AEHUHEP W A. A. nEHUHEP: hre3HOHHble CBOfiCTBa U30nHPOBaHHbIX u3 nuqeBapwTenbeoro TpaKTa uenoBeKa naKT06aUHJInOB

Mccnenosan~cb a n r e s e o ~ ~ b ~ e H reMarmloTmspymqwe cBoiicrBa 34 UTaMMa n a ~ ~ o 6 a q m n , w 3 K O T O ~ M X

21 6 ~ n no,7yreH H 3 YeJIOBeuKKOrO CTyiIa W CJIIOHbl. CHXbHO anre3KpyIOUW UITaMMbI COCTaB;(RMT 23,5%, YMeFHHO anre3wpymqee 26,5% U cna6o anre3HpyIOUEie 50%. CpenH UITaMMOB C CHnbHO a!4IX3WOHHblMW

aLUX3HPyEOtIIHX UITaMMOB 60nblIMHCTBO 6bmo nOJIyYeH0 H3 C60PHblX UITIMMOB. BHYTPHBHnOBble pa3nsuwn B anre3MOHHOfi c n o c o 6 ~ o c ~ u npOCneXKuBUkiCb 6onee nonpo6ao y 4 1(3 9 HCCJIeAOBaHHbIX BWAOB, TO eCTb

C B O ~ C T B ~ M H npeo6nana10~ Te, KoTopbre 6bInW s s o n e p o ~ a ~ ~ ~ ~3 YenoBeKa, B TO BpeMn KaK B rpynne cna6o

y L. acidophilus, L. salivarius, L. casei, L. jermentum. S a ~ e ~ s n e w HeKoTopbie Mexeanoebre pa3nw~au B

anre3wo~~oii c n o c o 6 ~ o c ~ u n a ~ ~ o 6 a u ~ n n . I-eMarrnmTeHauun B ~ I J ~ I B ~ ~ T C ~ nocTouHHo y venoBeuecKwx

Han ~ ~ B W C H M O C T ~ Mexny anresepymqu~w H reMarrnmTuHspymweMw cBoiicTsaMw n a ~ ~ o 6 a q s n n . 3p€iTpOqHTOB TOnbKO cna6o anre3WpyloUHMH UITaMMaMB. TaKXM 06pa30M OYeBWLUiO CyIUeCTByeT o 6 p a ~ -

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