眼球表面から得られたBacillus sppに対するプロバイオティック乳酸菌の抗バイオフィルム効果

Antibiofilm effect of probiotic lactic acid bacteria against Bacillus spp obtained from the ocular surface.

抄録

目的:

抗生物質耐性の増加は、この問題を克服するための代替手段の開発につながっている。抗生物質耐性は主にバイオフィルムの形成と関連している。健全な微生物相を回復させることは、バイオフィルム形成に対抗する方法の一つである。この点において、プロバイオティクスの使用は新しいアプローチである。本研究では、バイオフィルムを形成することが知られている眼表面から分離されたBacillus sppに対するプロバイオティクスとしての異なる乳酸菌のエキソポリサッカライド（EPS）の効果を調査することを目的とした。

OBJECTIVE: Increasing emergence of antibiotic resistance has led to developing alternative methods to overcome this issue. The antibiotic resistance is mainly associated with formation of biofilms. Restoring healthy microbiota is one of these methods to fight the biofilm formation. In terms of this, the use of probiotics is a novel approach. In this study, we aimed at investigating the effect of exopolysaccharides (EPSs) of different lactic acid bacteria as probiotics on Bacillus spp isolated from the ocular surface, which is known to form biofilms.

材料と方法:

病原微生物は「Brain-Hearth infusion」（BHI）ブロスで、乳酸菌は「De Man, Rogosa, Sharpe」および「M17」ブロスで培養した。乳酸菌の分子同定は、16S rRNA遺伝子領域の塩基配列情報に基づいて行った。乳酸菌の抗菌活性は、サンドイッチオーバーレイ法により測定した。エクソポリサッカライドの最小発育阻止濃度値と抗バイオフィルム活性は、マイクロティトレイション法により求めた。バイオフィルムに対するプロバイオティクス細菌のEPSの効果を評価するため、光学密度値の平均値と標準偏差を算出した。

MATERIALS AND METHODS: Pathogenic microorganisms were cultivated in "Brain-Hearth infusion" (BHI) broth, and lactic acid bacteria were grown in "De Man, Rogosa, Sharpe" and M17 broth. Molecular identification of lactic acid bacteria was made according to the sequence information of the 16S rRNA gene region. Antimicrobial activity of lactic acid bacteria was determined by sandwich overlay method. The minimum inhibitory concentration values of the exopolysaccharides and antibiofilm activity were determined by microtitration method. For evaluating the effect of EPSs of probiotic bacteria on biofilm, the mean and standard deviations of optical density values were calculated.

結果:

B. cereusに対して最も効果的なEPSはL. rhamnosus 24由来のEPSであり、次いでL. plantarumおよびL. acidophilus由来のEPSであった。L. rhamnosus 621と622、L. rhamnosus 3111を除くプロバイオティクス菌に暴露されたすべての病原菌のバイオフィルム形成は、対照群のバイオフィルム形成よりも低かった。

RESULTS: The most effective EPS against B. cereus was EPS from L. rhamnosus 24, followed by EPS from L. plantarum and L. acidophilus. The biofilm formation of all pathogenic bacteria that were exposed to probiotic bacteria except L. rhamnosus 621 and 622 and L. rhamnosus 3111 was lower than the biofilm formation of the control group.

おわりに:

乳酸菌から得られたEPSは、眼表面から分離された病原性細菌に対して抗菌・抗バイオフィルム活性を有することがわかった。本研究は、今後予想されるプロバイオティクスの外用使用により、眼表面の健全な微生物叢を回復させるための先駆的な研究の一つである。

CONCLUSIONS: EPSs obtained from lactic acid bacteria have antibacterial and antibiofilm activity on pathogenic bacteria isolated from ocular surface. This study is one of the pioneer studies in restoring healthy microbiota on ocular surface with the anticipated forthcoming use of topical probiotics.