ラクトバチルス・アシドフィルス

Lactobacillus acidophilus は、2～10 μm の大きさの不動の桿状 (バチルス) グラム陽性菌です。L . acidophilus は、リン脂質二重膜を1 つ持ち、その膜の外側にはペプチドグリカンからなる大きな細胞壁があります。L. acidophilusの細胞壁は、テイコ酸と表面タンパク質が織り込まれており、陰イオン性および中性の多糖類と、細胞の外側を覆う S 層があります。^{[ 5 ]} L. acidophilusの S 層タンパク質は、上皮細胞や粘液、その他の細胞外タンパク質に付​​着することが示されています。^{[ 6 ]} S 層は 2 つの構造ドメインから構成されています。C 末端ドメインは細胞壁の固定に関与し、N 末端ドメインは細胞環境との相互作用と S 層の自己集合に関与しています。^{[ 6 ]} L. acidophilus種では、N 末端領域はアミノ酸の多様性が高く、配列相同性は低い (31-72%)。しかし、C 末端はアミノ酸の多様性が低く、アミノ酸配列相同性が高い (77-99%)。^{[ 6 ]} L. acidophilus は鞭毛や線毛などの細胞外運動手段を持たないため、不動の微生物である。

L.アシドフィルスはホモ発酵性嫌気性微生物であり、発酵の最終産物として乳酸のみを生成し、EMP経路（解糖）を介してヘキソース（ペントースではない）のみを発酵できることを意味します。^{[ 5 ]} L.アシドフィルスは、利用可能な栄養素が限られているため、宿主内よりも牛乳中での増殖時間が遅くなります。牛乳中のプロバイオティクスとしての使用のため、American Journal of Dairy Scienceが行った研究では、L.アシドフィルスの低い増殖速度を上げるために、その栄養要求が調査されました。この研究では、グルコースとアミノ酸のシステイン、グルタミン酸、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、チロシン、バリン、アルギニンがL.アシドフィルスの増殖に必須の栄養素であり、グリシン、パントテン酸カルシウム、Mn ²⁺が刺激栄養素として作用することがわかった。[ ^{7 ]この}研究は、L.アシドフィルスの増殖に必要なアミノ酸の一部が牛乳に不足しているため、牛乳中のL.アシドフィルスの増殖率が低いことを説明するのに役立つ。消費率の高いアミノ酸を発酵乳に添加することは、この問題の解決策となる可能性がある。^{[ 7 ]}

原核生物のゲノムの特殊性は、複製中に原核生物がどのようにDNAを複製するかを認識することで区別できます。L . acidophilusでは、複製はoriCと呼ばれる起点から始まり、複製フォークの形で双方向に移動します。^{[ 5 ]} DNAは、 DNAポリメラーゼIII酵素の助けを借りて、リーディング鎖では連続的に、ラギング鎖では不連続な岡崎フラグメントとして合成されます。^{[ 8 ]}リーディング鎖とラギング鎖でのDNA合成を開始するには、RNAプライマーが必要です。DNAポリメラーゼIIIは、RNAプライマーに続いて5'から3'の方向にDNAを合成します。^{[ 8 ]} L. acidophilusは、グアニン-シトシン含有量が約30%と低い小さなゲノムで構成されています。 ^{[ 5 ]}さまざまなL. acidophilus株の 46 ゲノムを比較した研究では、ゲノムサイズは 1.95 Mb から 2.09 Mb の範囲で、平均サイズは 1.98 Mb であることがわかりました。^{[ 1 ]}ゲノム内のコーディング配列の平均数は 1780 であり、発酵食品や市販のプロバイオティクスから分離された株は、ヒトから分離された株よりも平均して多くのコーディング配列を持っています。^{[ 1 ]} L. acidophilus はオープン状態のパンゲノム(種内のすべての遺伝子) を持っており、これは、シーケンスされたゲノムの数が増えるにつれてパンゲノムのサイズが増加することを意味します。コアゲノム (種のすべての個体で共有される遺伝子) は、L. acidophilusの場合、約 1117 個の遺伝子で構成されています。 ^{[ 1 ]}遺伝子解析により、すべてのL. acidophilus株が、炭水化物代謝の主要酵素であるグリコシルヒドロラーゼの少なくとも15ファミリーを含んでいることが明らかになった。15のGHファミリーはそれぞれ、グルコース、ガラクトース、フルクトース、スクロース、デンプン、マルトースなどの一般的な炭水化物の代謝に関与していた。抗生物質排出、抗生物質標的の改変、抗生物質標的の保護による抗生物質耐性をコードする遺伝子は、すべてのL. acidophilus株に存在し、すべての株で18種類の異なるクラスの抗生物質に対する防御を提供していた。フルオロキノロン、グリコペプチド、リンコサミド、マクロライド、テトラサイクリンは、 L. acidophilusが耐性を示す5つのクラスの抗生物質であった。これらのクラスに関連する遺伝子が300以上あり、最も高いレベルの耐性を示した。^{[ 1 ]}

細胞間のクオラムセンシングは、細胞シグナル伝達が協調的な活動につながり、最終的に細菌が遺伝子発現を連続的に制御するのに役立つプロセスです。これは、細胞集団密度の増加に応じて分泌される小さなオートインデューサーの検出によって達成されます。 ^{[ 13 ]}消化管に存在するLactobacillus acidophilusでは、バイオフィルム形成と毒素分泌を考慮すると、クオラムセンシングは細菌の相互作用にとって重要です。^{[ 14 ]} L. acidophilus では、他の多くの細菌と同様に、luxSを介したクオラムセンシングが行動の調節に関与しています。単培養では、luxSの産生は指数増殖期に増加し、定常期に進むにつれてプラトーに達し始めました。luxS の上方制御は、L. acidophilus を他のLactobacillus種と共培養すると発生する可能性があります。^{[ 13 ]}

ラクトバチルス・アシドフィルスは膣内マイクロバイオームでは比較的まれであり^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]、}腸内ではより一般的である^{[ 16 ]} 。同属の他の種、例えばラクトバチルス・クリスパタス、ラクトバチルス・ガッセリ、ラクトバチルス・ジェンセニイ、ラクトバチルス・イネルスなどはより一般的である^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}。 実験では、ラクトバチルス・アシドフィルスはカンジダ・アルビカンスを減少させるようであった。膣上皮細胞に付着する能力があるが、L.アシドフィルスはこの種の乳酸菌は膣細胞に付着（そしてそれによって定着）する能力が非常に強くないこともわかっているため、酵母感染症の予防における使用は不明である。 ^{[ 22 ]}

アメリカ酪農科学協会のジャーナルに記載されているように、「ラクトバチルス・アシドフィルスは、高品質の発酵製品を得るために酪農業界で広く使用されている市販の菌株およびプロバイオティクスです。」^{[ 7 ]} L.アシドフィルス菌株を含む発酵乳の摂取により、腸内の有益な細菌のレベルが増加し、病原菌のレベルが減少することで、さまざまなプロバイオティクス効果が得られます。血清コレステロール値の低下、免疫応答の刺激、乳酸消化の改善はすべて、腸内のL.アシドフィルスの存在に関連するプロバイオティクス効果です。L.アシドフィルスは、唾液中のミュータンス連鎖球菌のレベルを低下させるだけでなく、非アルコール性脂肪性肝疾患の発症に関連するリスク要因を減少させるのにも効果的でした。 ^{[ 7 ]}最も広く研究され、プロバイオティクスとして最も広く使用されているL.アシドフィルス菌株は、NCFMと呼ばれています。^{[ 1 ]}

ヨーグルトの製造に最も一般的に使用される乳酸菌種は、 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricusです。

プロバイオティクスは一般的に安全ですが、経口投与すると、消化管から血流に生きた細菌が移行する（菌血症）リスクがわずかにあり、健康に悪影響を及ぼす可能性があります。^{[ 31 ]}免疫系が弱っている人、短腸症候群、中心静脈カテーテル、心臓弁疾患、未熟児など、一部の人は有害事象のリスクが高い可能性があります。