Probiotic potential of lactic acid bacteria for cholesterol-lowering propertiesand their effects on 3T3-L1 preadipocytes

Abstract

Probiotics are currently receiving considerable interest in studying their effects on metabolic syndrome, which is a major global health problem. The objective of this research was to isolate lactic acid bacteria (LAB) with probiotic potential from dairy products and dietary supplements that have the ability to lower cholesterol and have effects on 3T3-L1 adipocytes. A total of 11 isolates were isolated and identified as 5 isolates of Lactobacillus, 3 isolates of Lacticaseibacillus and 3 isolates of Streptococcus. When tested for probiotic potential in combination with reference strains (L. acidophilus TISTR 2365 and L. curvatus TISTR 938), most of the lactic acid bacteria tested were acid tolerant (pH 2.5). Survival was in the range of 16.35-85.77%. Bile salt tolerance (0.3% w/v) was in the range of 8.86-99.50%. The results of all 9 antibiotic resistance tests showed that Lactobacillus and Lacticaseibacillus are most resistant to gentamycin, sulfamethoxazole, and vancomycin. They also inhibited all five pathogenic bacteria strains tested (B. subtilis TISTR 008, E. coli TISTR 887, P. aeruginosa TISTR 1287, S. aureus TISTR 885 and S. Typhimurium TISTR 292). In addition, from the study of additional properties of probiotics, it was found that all strains of lactic acid bacteria tested had DPPH scavenging activity (%) in the range of 83.76-91.81%. When the lactic acid bacteria were tested for their effect on cholesterol-lowering properties, it was found that only MD-5 (L. plantarum 3335) and MD-10 (L. plantarum YLL-03) had bile salt hydrolase activity and had effective cholesterol removal (82.70 and 70.73%) that is significantly different from other isolates, with a significance level of 0.05 (P>0.05). The concentrations of lyophilized cell-free supernatant (LCFS) of MD-5 (L. plantarum 3335) and MD-10 (L. plantarum YLL-03) that are non-toxic to 3T3-L1 preadipocyte cells were screened. To investigate the anti-adipogenesis in 3T3-L1 adipocyte, it was found that the LCFS of MD-5 (L. plantarum 3335) and MD-10 (L. plantarum YLL-03) were able to inhibit of lipid content accumulated in 3T3-L1 adipocyte. Both strains inhibited of lipid content the most at the highest concentration of 500 μg/ml (40.96 and 42.08% respectively). These results collectively demonstrate that the lactic acid bacteria MD-5 (L. plantarum 3335) and MD-10 (L. plantarum YLL-03) have probiotic properties that can lower cholesterol and have anti-adipogenesis in 3T3-L1 adipocyte. Therefore, they are suitable to be studied in vivo and developed to be used in conjunction with synthetic drugs for metabolic syndrome in the future.

ปัจจุบันโพรไบโอติกได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในการศึกษาผลต่อภาวะเมแทบอลิกซินโดรม ซึ่งเป็นปัญหาสุขภาพที่สำคัญทั่วโลก ในงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อคัดแยกแบคทีเรียกรดแลคติกจากผลิตภัณฑ์นมและผลิตภัณฑ์เสริมอาหารและทดสอบคุณสมบัติโพรไบโอติกเพื่อคัดเลือกแบคทีเรียกรดแลคติกที่มีผลต่อการลดคอเลสเตอรอล และสามารถยับยั้งการสร้างไขมันในเซลล์ไขมัน 3T3-L1 ได้ จากการคัดแยกแบคทีเรียกรดแลคติกได้ทั้งหมดจำนวน 11 ไอโซเลท ระบุสายพันธุ์ได้เป็น Lactobacillus จำนวน 5 ไอโซเลท Lacticaseibacillus จำนวน 3 ไอโซเลท และ Streptococcus จำนวน 3 ไอโซเลท เมื่อทดสอบคุณสมบัติโพรไบโอติกร่วมกับแบคทีเรียอ้างอิง (L. acidophilus TISTR 2365 และ L. curvatus TISTR 938) พบว่าแบคทีเรียกรดแลคติกส่วนใหญ่ที่ทดสอบสามารถทนต่อกรด (pH 2.5) ได้ มีเปอร์เซ็นต์การรอดชีวิตอยู่ในช่วง 16.35-85.77 เปอร์เซ็นต์ สามารถทนต่อเกลือน้ำดี (0.3% w/v) ได้ มีเปอร์เซ็นต์การรอดชีวิตอยู่ในช่วง 8.86-99.50 เปอร์เซ็นต์ ผลจากการทดสอบการต้านยาปฏิชีวนะทั้งหมด 9 ชนิด พบว่าแบคทีเรีย Lactobacillus และ Lacticaseibacillus ส่วนใหญ่สามารถต้านทานต่อยาปฏิชีวนะ gentamycin, sulfamethoxazole และ vancomycin ได้ และยังสามารถยับยั้งแบคทีเรียก่อโรคได้ทั้ง 5 สายพันธุ์ที่ทดสอบ (B. subtilis TISTR 008, E. coli TISTR 887, P. aeruginosa TISTR 1287, S. aureus TISTR 885 และ S. Typhimurium TISTR 292) นอกจากนั้นจากการศึกษาคุณสมบัติเพิ่มเติมของโพรไบโอติก พบว่าแบคทีเรียกรดแลคติกทุกสายพันธุ์ที่ทดสอบสามารถต้านอนุมูลอิสระอยู่ในช่วง 83.76-91.81 เปอร์เซ็นต์ และเมื่อนำแบคทีเรียกรดแลคติกไปทดสอบผลต่อการลดระดับคอเลสเตอรอล พบว่ามีเพียงไอโซเลท MD-5 (L. plantarum 3335) และ MD-10 (L. plantarum YLL-03) ที่มีความสามารถในการสร้างเอนไซม์ bile salt hydrolase และลดระดับคอเลสเตอรอลได้ดี (82.70 และ 70.73 เปอร์เซ็นต์) ให้ผลแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับนัยสำคัญ 0.05 (P>0.05) กับไอโซเลทอื่น หลังจากนั้นคัดเลือกความเข้มข้นของ lyophilized cell-free supernatant (LCFS) ของไอโซเลท MD-5 (L. plantarum 3335) และ MD-10 (L. plantarum YLL-03) ที่ไม่เป็นพิษต่อเซลล์ 3T3-L1 preadipocyte ไปศึกษาการยับยั้งการสร้างไขมันในเซลล์ไขมัน 3T3-L1 adipocyte พบว่า LCFS ของไอโซเลท MD-5 (L. plantarum 3335) และ MD-10 (L. plantarum YLL-03) สามารถยับยั้งการสร้างไขมันได้ดี โดย LCFS ของทั้งสองไอโซเลทที่ความเข้มข้นสูงสุดที่ทดสอบ (500 μg/ml) สามารถลดไขมันสะสมในเซลล์ไขมันได้ดีที่สุด (40.96 และ 42.08 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ) จากผลการศึกษาข้างต้นแสดงให้เห็นว่า MD-5 (L. plantarum 3335) และ MD-10 (L. plantarum YLL-03) เป็นแบคทีเรียกรดแลคติกที่มีคุณสมบัติโพรไบโอติกสามารถลดระดับคอเลสเตอรอลและยับยั้งการสร้างไขมันในเซลล์ไขมัน 3T3-L1 adipocyte ได้ จึงเหมาะสมที่จะนำไปศึกษาในสัตว์ทดลองและพัฒนาเพื่อใช้ร่วมกับยาสังเคราะห์สำหรับภาวะเมแทบอลิกซินโดรมต่อไป