Caracterización y anti | Grupo de resina Guizhou

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 14302 (2023) Citar este artículo

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Una cepa patentada de Bacillus amyloliquefaciens C-1 en nuestro laboratorio podría producir selenito de sodio funcional (Na2SeO3) en condiciones de fermentación optimizadas. Con una fuerte resistencia al estrés y abundantes metabolitos secundarios, C-1 mostró potencial para desarrollarse como postbióticos enriquecidos con selenio. C-1 tiene la capacidad de sintetizar SeNP cuando se incuba con 100 μg/ml de Na2SeO3 durante 30 h a 30 °C en condiciones aeróbicas con un 10% de cultivo de semillas. La tasa de transformación de Na2SeO3 en SeNP alcanzó el 55,51%. Después del enriquecimiento con selenio, no hubo cambios morfológicos significativos en las células C-1, pero SeNP obvios se acumularon dentro de las células, observados mediante microscopio electrónico de barrido y microscopio electrónico de transmisión, verificados mediante espectroscopia de rayos X de dispersión de energía y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X. Los SeNP tenían actividad antioxidante en la eliminación de radicales de superóxido (O2-), radical hidroxilo (OH-) y 1,1-difenil-2-picril-hidrazina (DPPH), donde la capacidad de eliminación de OH- es la más alta. El C-1 enriquecido con selenio tuvo un efecto antiinflamatorio obvio al proteger la integridad de la membrana celular Caco-2 destruida por S. typhimurium; podría prevenir el daño inflamatorio en Caco-2 estresado por 200 μM H2O2 durante 4 h, con una expresión significativamente reducida de IL-8 (1,687 vs. 3,487, P = 0,01), IL-1β (1,031 vs. 5,000, P < 0,001) , TNF-α (2,677 frente a 9,331, P < 0,001), aumento de Claudin-1 (0,971 frente a 0,611, P < 0,001) y Occludina (0,750 frente a 0,307, P < 0,001). El análisis de los datos del transcriptoma mostró que había 381 genes diferenciales en la etapa de crecimiento vegetativo y 1674 genes diferenciales en la etapa de esporulación de C-1 con y sin enriquecimiento de selenio. Se encontraron un total de 22 genes relacionados con la proteína transportadora ABC en la etapa vegetativa y 70 genes relacionados con la proteína transportadora ABC en la etapa de esporulación. Los genes que codifican la reducción de MsrA, tiol, glutatión y tiorredoxina estaban significativamente regulados positivamente; los genes relacionados con la ATP sintasa, como los genes atpA y atpD, se mostraron regulados negativamente durante la etapa vegetativa; los genes relacionados con los flagelos (flgG, fliM, fliL y fliJ) mostraron una regulación negativa durante la etapa de esporulación. La motilidad, la quimiotaxis y la capacidad de colonización se debilitaron junto con los SeNP sintetizados acumulados intracelularmente en la etapa de esporulación. B. amyloliquefaciens C-1 podría convertir el selenito extracelular en SeNP intracelulares a través de la vía de oxidación-reducción, con un fuerte metabolismo enriquecido con selenio. Las SeNP y las células enriquecidas con selenio tenían potencial para desarrollarse como biomateriales de nanoselenio y postbióticos enriquecidos con selenio.

El selenio (Se) es un oligoelemento esencial (menos del 0,01 % del peso corporal humano) para el huésped con importantes funciones biológicas1. La deficiencia de selenio tiene un efecto adverso sobre la salud, ya que la deficiencia crónica de selenio afecta negativamente la función del sistema cardiovascular y puede ser una causa directa de infarto de corazón2,3,4. La deficiencia de selenio también conduce a una inmunidad baja5, disfunción neurológica6,7 y enfermedad de Kashin-beck8. El selenio se acumula principalmente en el cuerpo humano a través de la ingesta de alimentos. Actualmente, existen varias formas de suplementos de selenio disponibles comercialmente, pero la mayoría de ellos son selenio inorgánico, como el selenito de sodio. Dado que la cantidad efectiva de selenio es cercana a la cantidad tóxica, el selenio inorgánico tenía un rango de seguridad estrecho, junto con una actividad biológica más baja9, por lo tanto, encontrar un nuevo tipo de suplemento de selenio (alta actividad biológica y baja toxicidad) se ha convertido en puntos críticos de investigación. .

Recientemente, las nanopartículas de selenio (SeNP), un nuevo tipo de suplemento de selenio, llamaron la atención. Los estudios demostraron que los SeNP tienen más funciones fisiológicas, como antiinflamatorias10, antibacterianas, antioxidantes11 y antitumorales12. Actualmente, los principales métodos para producir SeNP son mediante procesos químicos y biológicos. El proceso químico implica principalmente la reducción de Na2SeO3 a SeNP mediante la adición de agentes activos en el proceso redox, que tiene una menor tasa de recuperación y más subproductos de contaminantes13. El proceso biológico es la reacción de bioconversión en células bacterianas, que es eficiente y todo el proceso es respetuoso con el medio ambiente, por lo que se considera la mejor opción para la preparación de SeNP14.

Los probióticos, como se conocen las bacterias del ácido láctico, las levaduras, las Bifidobacterium y los Bacillus, son beneficiosos para la salud del huésped al mejorar el ambiente intestinal, prevenir enfermedades al reducir el pH intestinal y mantener la microbiota intestinal15. Además, los probióticos también tienen funciones de resistir la infestación de patógenos y regular la inmunidad del huésped16. Los posbióticos son una nueva categoría de bióticos que tienen el potencial de conferir beneficios para la salud, pero a diferencia de los probióticos, no requieren células vivas. Los posbióticos se definen como una "preparación de microorganismos inanimados y/o sus componentes que confiere un beneficio para la salud del huésped" por el panel de consenso de la Asociación Científica Internacional de Probióticos y Prebióticos (ISAPP). Los componentes posbióticos incluyen ácidos grasos de cadena corta, exopolisacáridos, vitaminas, ácidos teicoicos, bacteriocinas, enzimas y péptidos en una preparación de células inactivadas no purificadas. Los postbióticos tienen ventajas tecnológicas sobre los probióticos incorporados a los alimentos, ya que son más estables y su almacenamiento, manipulación y transporte pueden ser más viables económicamente17.

Se informa que algunos probióticos pueden metabolizar el selenio en el medio de crecimiento y convertir Na2SeO3 en SeNP rojas mediante biotransformación celular18,19. Bacillus es una bacteria aeróbica grampositiva que se utiliza como probiótico desde hace al menos 60 años. Informó que B. megaterium ATCC 55.000 puede reducir Na2SeO3 a SeNPs20. Akcay et al. aisló una cepa de B. megaterium EKT1 del suelo y demostró su capacidad para biosintetizar SeNPs21. Por lo tanto, si el rendimiento de los SeNP preparados mediante la reducción del probiótico Bacillus se combina con sus caracteres probióticos, el complejo de Bacillus y SeNP puede desarrollarse como postbióticos, que no solo pueden proporcionar suficiente selenio y mejorar la salud intestinal. Los alimentos con probióticos y postbióticos bacterianos tienen como premisa ser más saludables que aquellos que no llevan incorporados ellos. Por lo tanto, desarrollar productos alimenticios con probióticos y postbióticos bacterianos es una gran oportunidad para la investigación en ciencia de los alimentos, medicina y nutrición, así como en la industria alimentaria17.

Para obtener materiales compuestos de nanoselenio antiinflamatorios, antioxidantes, seguros y no tóxicos de alta eficiencia y prepararse para el desarrollo de postbióticos, se utilizó B. amyloliquefaciens C-1, una cepa patentada aislada y almacenada en nuestro laboratorio, para biosintetizar SeNP. Se optimizaron las condiciones de cultivo enriquecido con Se, se caracterizaron las SeNP producidas y se evaluaron las biofunciones y la seguridad.

Las curvas de crecimiento de C-1 en un medio de fermentación suministrado con 0–150 μg/ml de Na2SeO3 se muestran en la Fig. 1A. Demostró que C-1 podía crecer bien con 100 μg/ml de Na2SeO3 y un inóculo de cultivo de semillas al 10 %. Para confirmar el tiempo de fermentación óptimo para las células C-1 enriquecidas con selenio, se incubó C-1 de forma continua con 100 μg/ml de Na2SeO3 y un inóculo al 10 % durante 30 h a 30 °C. Se midió la OD600 y los resultados se muestran en la Fig. 1B. Con un mayor tiempo de incubación, el color rojo de las células C-1 se hizo más intenso, lo que indicó la producción de SeNPS (Fig. 1C). Demostró que B. amyloliquefaciens C-1 tenía una tasa de conversión de Se máxima de 55,51% por DO a 30 °C a las 30 h de fermentación.

Síntesis de SeNP y preparación de B. amyloliquefaciens C-1 enriquecido con selenio. El cultivo fresco durante la noche al 1, 3, 5, 7, 10 % de C-1 se subcultivaron en medio LB + G con 0, 15, 30, 60, 100, 150 μg/ml de selenito, por separado. Y el crecimiento de C-1 se controló midiendo la DO600 cada 60 min a 30 °C durante 22 h (A); el cultivo de fermentación de C-1 en medio LB + G con 100 μg/ml Na2SeO3 a las 0, 6, 12, 18, 24 y 30 h (B); Tasa de conversión de selenio de C-1 en medio LB + G con 100 μg/ml de Na2SeO3 y con 10% de inóculo, las células se recogieron cada 6 h. El selenio se determinó mediante el método espectrofotométrico (C).

Los análisis SEM y TEM mostraron que no había diferencias significativas en la morfología entre las células C-1 de B. amyloliquefaciens enriquecidas con selenio (Fig. 2A, C) y las células C-1 (Fig. 2B, D), y las células vegetativas fueron todo en forma de varilla. Las observaciones TEM revelaron que los SeNP biosintetizados producidos por C-1 se depositaron dentro de la célula y se liberaron al extracelular después de la lisis celular. XPS observó los espectros de energía de las SeNP y los resultados mostraron que el carbono (C), el nitrógeno (N), el oxígeno (O) y el selenio (Se) se detectaron en la biomasa celular (Fig. 2E). Los resultados del análisis EDX se muestran en la Fig. 2F e indicaron la presencia de carbono (C), oxígeno (O), selenio (Se), osmio (Os), azufre (S) y cobre (Cu) con una concentración relativa de 74,62, 8,46. , 5,22, 0,62, 8,84 y 2,23%, respectivamente, dentro de las células C-1 enriquecidas con selenio.

Caracterización de B. amyloliquefaciens C-1 enriquecido con selenio y los SeNP producidos. La morfología de las células C-1 se observó mediante SEM cultivadas con (A) y sin (B) 100 μg/ml Na2SeO3, mediante TEM cultivadas con (C) y sin (D) 100 μg/ml Na2SeO3; y la composición de los elementos de carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo, azufre y selenio en C-1 enriquecido con Se se analizó mediante XPS (E) y EDS (F).

Se investigó la capacidad de eliminación de radicales libres del C-1 y C-1 enriquecidos con selenio en O2-, OH- y DPPH, y los resultados se muestran en la Fig. 3.

Propiedades antioxidantes del C-1 enriquecido con selenio en la tasa de eliminación del radical superóxido (A), radical hidroxilo (B), radical DPPH (C). La significación estadística se calculó mediante ANOVA unidireccional.

La Figura 3A mostró que tanto el C-1 como el C-1 enriquecidos con selenio tenían la capacidad de eliminar el O2-. Y el C-1 exhibió una mayor capacidad de eliminación que el C-1 enriquecido con selenio cuando la concentración era superior a 10 mg/ml (10 mg/ml: 75,95 % frente a 69,47 %, P = 0,001; 20 mg/ml: 77,42 % 67,93%, P < 0,001; 30 mg/ml: 78,24% frente a 65,99%, P = 0,006). La Figura 3B mostró que tanto C-1 como C-1 enriquecidos con selenio tenían la capacidad de eliminar OH-. Y el C-1 enriquecido con selenio exhibió una mayor capacidad de eliminación que el C-1 cuando estaba por debajo de 5 mg/ml (2,5 mg/ml: 92,90 % frente a 84,81 %, P < 0,001; 5 mg/ml: 92,10 % frente a 88,75 %, P < 0,001). Y no hubo diferencias significativas en la capacidad de eliminación de diferentes concentraciones de C-1 enriquecido con selenio, que eran más del 92%. La Figura 3C mostró que el C-1 enriquecido con selenio exhibió una mayor capacidad de eliminación de radicales DPPH que el C-1, de una manera dependiente de la dosis, especialmente en más de 10 mg/ml (10 mg/ml: 71,98 % frente a 52,95 %, P = 0,001; 20 mg/ml: 75,85% frente a 52,31%, P = 0,019; 30 mg/ml: 80,16% frente a 50,42%, P < 0,001).

Para el ensayo de viabilidad celular tratada con diferentes concentraciones de células bacterianas C-1 y C-1 enriquecidas con selenio, en comparación con el grupo de control no tratado, tanto el tratamiento C-1 como el enriquecido con selenio no tuvieron toxicidad en el crecimiento de las células Caco-2. a concentraciones de 8 × 103, 1 × 104, 8 × 104, 1 × 105 UFC/ml (P > 0,05) (Tabla 1). En los siguientes experimentos, se seleccionaron las concentraciones de 8 × 103, 1 × 104, 8 × 104 y 1 × 105 UFC/ml de C-1 y C-1 enriquecido con selenio cuando se trataron las células Caco-2.

La integridad de la membrana celular de las células Caco-2 se evaluó detectando la actividad de LDH en el sobrenadante celular, y los resultados se muestran en la Fig. 4. En comparación con el grupo de control, el tratamiento con S. typhimurium ATCC14028 aumentó significativamente la actividad de LDH (292,99 U/L frente a .219.94U/L, P < 0.001), lo que indicó la inducción de daños celulares. Los grupos S+C-1 y S+C-1-Se tuvieron actividades de LDH significativamente menores que el grupo dañado por S. typhimurium (144,58 U/L vs. 219,94 U/L, P < 0,001; C-1-Se: 111,35 U /L vs. 219,94 ± 11,94 U/L, P < 0,001), lo que indicó que el daño a la membrana celular causado por S. typhimurium puede repararse parcialmente con probióticos.

Protege el efecto de B. amyloliquefaciens C-1 enriquecido con selenio sobre la integridad de la membrana celular Caco-2 desafiada por S. typhimurium ATCC14028 mediante el ensayo de actividad de LDH. S (tratamiento con S. typhimurium ATCC14028); C-1+S (incubación de 2 h con C-1 primero, luego se añadió S. typhimurium y se incubó durante otras 2 h); S+C-1 (incubación de 2 h con S. typhimurium primero, luego se añadió C-1 y se incubó durante otras 2 h); C-1-Se+S (incubación de 2 h con C-1 enriquecido con selenio en primer lugar, luego se añadió S. typhimurium y se incubó durante otras 2 h); SC-1+Se (incubación de 2 h con S. typhimurium primero, luego se añadió C-1 enriquecido con selenio y se incubó durante otras 2 h). La significación estadística se calculó mediante ANOVA unidireccional.

La viabilidad de las células Caco-2 disminuyó gradualmente con el aumento de la concentración de H2O2, lo que demuestra que las células sufrieron estrés oxidativo. En comparación con el control negativo (100% de viabilidad celular), la viabilidad celular disminuyó a 98,27, 89,41, 57,47, 47,41, 47,13, 44,33 y 42,49% por separado después de 4 h de tratamiento en 100, 200, 400, 800, 1200, 1600 y 2000. µM H2O2 (P < 0,001). Para el siguiente experimento, se utilizó H2O2 400 μM para construir el modelo de estrés celular.

Como se muestra en la Fig. 5, en comparación con el grupo estresado por H2O2, el tratamiento previo de los grupos C-1 y C-1 enriquecidos con selenio puede aliviar la inhibición del crecimiento celular inducida por H2O2. Bajo incubación de 8 × 103 y 1 × 104 UFC/ml de células bacterianas, el efecto fue más significativo (C-1: 108,51% vs. 60,12%, P <0,001; 114,5% vs. 60,12%, P <0,001; Selenio- C-1 enriquecido: 111,53% frente a 60,12%, P <0,001; 115,88% frente a 60,12%, P <0,001). Y se eligieron C-1 y C-1 enriquecidos con selenio de 8 × 103 y 1 × 104 UFC/ml como pretratamiento en las siguientes pruebas para observar la expresión de citocinas inflamatorias.

El efecto de B. amyloliquefaciens C-1 (A) y C-1 enriquecido con Se (B) sobre células Caco-2 con estrés oxidativo inducido por H2O2 se demostró en la viabilidad celular. La significación estadística se calculó mediante ANOVA unidireccional.

Se utilizó q-RT-PCR para detectar los niveles de expresión relativa del ARNm de las citocinas IL-8, IL-1β y TNF-α, y los resultados se muestran en las figuras 6A-C. En comparación con el control negativo, los niveles de expresión de ARNm de IL-8, IL-1β y TNF-α en el modelo oxidativo aumentaron significativamente 3,487 veces, 5,000 veces, 9,331 veces, por separado (P <0,001).

Efectos de B. amyloliquefaciens C-1 enriquecido con Se sobre los factores inflamatorios de IL-8 (A), IL-1β (B) y TNF-α (C) en células Caco-2 con estrés oxidativo. La significación estadística se calculó mediante ANOVA unidireccional.

En comparación con la IL-8 expresada 3,487 veces mayor en el modelo oxidativo, el grupo C-1 enriquecido con selenio en alta concentración podría reducirla significativamente a 1,687 veces (P = 0,01); En comparación con una IL-1β expresada 5.000 veces mayor en la expresión del modelo oxidativo, cuatro grupos de tratamiento mostraron una expresión significativamente reducida de IL-1β (2.432 veces en 1 × 104 UFC/ml de C-1; 1.258 veces en una concentración baja de C-1). ; 1,031 veces en 1 × 104 UFC/ml de C-1 enriquecido con selenio; 2,371 veces en 8 × 103 UFC/ml de C-1 enriquecido con selenio; P < 0,001). Y el tratamiento con 1 × 104 UFC/ml de C-1 enriquecido con selenio tuvo el nivel de expresión de ARNm más bajo de IL-1β.

En comparación con 9.331 veces mayor expresión de TNF-α en el modelo oxidativo, cuatro grupos de tratamiento mostraron una expresión significativamente reducida de TNF-α (7.837 veces en 1 × 104 UFC/ml C-1; 4.687 veces en 8 × 103 UFC/ml C-1; 2,677 veces en 1 × 104 UFC/ml de C-1 enriquecido con selenio; 2,974 veces en 8 × 103 UFC/ml de C-1 enriquecido con selenio; P < 0,001). Y el nivel de expresión de ARNm de TNF-α fue más bajo después del tratamiento con 1 × 104 UFC/ml de C-1 enriquecido con selenio. Todos los resultados mostraron la alta capacidad del C-1 enriquecido con selenio para aliviar el estrés oxidativo de las células Caco-2.

Los resultados de los niveles de expresión génica de la proteína de estructura de unión estrecha celular (Claudina-1, ZO-1, Occludina) se muestran en las Fig. 7A-C. En comparación con el grupo de control, la expresión relativa de Claudin-1, ZO-1 y Occludin en el modelo oxidativo (grupo tratado con H2O2) disminuyó significativamente a 0,611, 0,472 y 0,307 (P <0,001), lo que indicó el estrés oxidativo de las células reducidas. unión y aumento de la permeabilidad de la membrana celular. Mientras que la incubación de C-1 y C-1 enriquecidos con selenio restauró significativamente el estado de unión estrecha de las células y luego redujo la permeabilidad de la membrana celular. En comparación con el modelo oxidativo, 8 × 103 UFC/ml de C-1 enriquecido con selenio aumentaron significativamente el nivel de expresión de Claudin-1 (0,971 frente a 0,611, P <0,001); Y la expresión de Occludin en el tratamiento con 1 × 104 UFC/ml C-1 fue la más alta (0,750 frente a 0,307, P < 0,001); la expresión de ZO-1 no aumentó significativamente en los grupos de tratamiento (P > 0,05).

Efectos de B. amyloliquefaciens C-1 enriquecido con Se sobre las proteínas relacionadas con la permeabilidad de la membrana de Claudin-1 (A), ZO-1 (B) y Occludin (C) en células Caco-2 estresadas oxidativamente. La significación estadística se calculó mediante ANOVA unidireccional.

El ARN se extrajo de B. amyloliquefaciens C-1 y de células C-1 enriquecidas con selenio. Las muestras de ARN se analizaron para control de calidad y las lecturas recortadas de calidad se asignaron a C-1 utilizando Bowtie2 v2.2.8; las lecturas asignadas al ARN ribosomal se eliminaron. Las lecturas retenidas se alinearon con el genoma de referencia de C-1 para identificar genes conocidos y se calculó la expresión genética mediante RSEM, y el resultado se resumió en la Tabla complementaria S2.

En los resultados del análisis del transcriptoma, había 381 genes diferenciales en la etapa vegetativa, incluidos 103 genes regulados positivamente y 278 genes regulados negativamente; y había 1381 genes diferenciales en la etapa de esporulación, incluidos 719 genes regulados positivamente y 662 regulados negativamente (DESeq2 con |log2 (Fold Change)|> 1 y Padj <0,05) (Fig. 8A, B, Tabla complementaria S3). Indica que Na2SeO3 tiene efecto sobre el nivel de transcripción genética de C-1, especialmente en la etapa de esporulación. Los genes de transcripción diferencial de las células C-1 enriquecidas con selenio en comparación con C-1 se enumeran en la Tabla 2 (|log2 (Fold Change)|> 5, Padj <0,05).

Comparación de la expresión génica a nivel de transcripción en B. amyloliquefaciens C-1 en medio LB + G suministrado con y sin 100 μg/ml de Na2SeO3. En el gráfico del volcán, los genes con expresión significativamente diferencial (cambio > 0 y Padj < 0,05; C-1 enriquecido con Se frente a C-1) se mostraron en verde (regulado negativamente), rojo (regulado positivamente) y azul. (expresión diferencial no significativa) en etapa vegetativa (A) y etapa de esporulación (B). Los genes expresados de manera diferente se analizaron y se mostraron en el diagrama de puntos KEGG en la etapa vegetativa (C) y la etapa de esporulación (D).

Se realizó un análisis de enriquecimiento de esos diferentes genes de transcripción para explorar los efectos biológicos y las vías correspondientes que están significativamente asociadas en los análisis GO y KEGG. En el análisis de enriquecimiento funcional de GO (Tabla complementaria S4), todos los genes diferenciales se enriquecieron significativamente en 3 términos GO, incluida la actividad de hidrolasa compleja que contiene proteínas, la hidrolización de compuestos de O-glicosilo y la actividad de hidrolasa que actúa sobre los enlaces de glicosilo en la etapa vegetativa. En la etapa de esporulación, todos los genes diferenciales se enriquecieron significativamente en 42 términos GO y todos pertenecen al proceso biológico. Hubo tres términos que fueron regulados a la baja, incluidos quimiotaxis, taxis y locomoción. Sugirió que la quimiotaxis y la locomoción de B. amyloliquefaciens disminuyeron cuando se suministró Na2SeO3 en el medio de fermentación. Hubo 39 términos que estaban regulados positivamente, términos en los que los genes enriquecidos más diferentes estaban involucrados principalmente en el proceso metabólico de compuestos que contienen nucleobases, el proceso metabólico de ácidos nucleicos, el proceso metabólico de compuestos aromáticos celulares, el proceso metabólico de heterociclos, el proceso metabólico de compuestos de nitrógeno celular. proceso, proceso metabólico de compuestos cíclicos orgánicos, proceso biosintético celular, proceso biosintético de sustancias orgánicas, proceso metabólico de macromoléculas, etc.

En el análisis de enriquecimiento de las vías KEGG (Tabla complementaria S5), todos los genes diferenciales se enriquecieron significativamente en 4 vías (metabolismo del almidón y la sacarosa, sistema de fosfotransferasa, metabolismo de las purinas, fosforilación oxidativa) en la etapa vegetativa, todas las cuales estaban reguladas positivamente (Fig. 8C). ). En la etapa de esporulación, todos los genes diferenciales se enriquecieron significativamente en 8 vías (Fig. 8D), donde había 2 vías reguladas positivamente (metabolismo de glicerofosfolípidos, metabolismo de fructosa y manosa) y 6 vías reguladas negativamente (ciclo del citrato, quimiotaxis bacteriana, glucólisis/gluconeogénesis, metabolismo de glioxilatos y dicarboxilatos, fosforilación oxidativa y metabolismo del carbono). Esto indicó que la actividad metabólica de C-1 con la adición de Na2SeO3 disminuyó en la etapa de crecimiento posterior, la acumulación de desechos metabólicos inhibiría el crecimiento y su quimiotaxis y capacidad de colonización disminuyeron, lo cual es consistente con la curva de bioconversión de Na2SeO3 a SeNP por C-1 (Fig. 1B).

Los resultados de q-RT-PCR de tres genes expresados diferencialmente seleccionados al azar se muestran en la figura complementaria S1. La expresión de estos tres genes fue consistente con los resultados del análisis del transcriptoma con R2 de 0,966.

El selenio es un elemento biológico esencial para todos los organismos vivos. La cantidad de selenio en los tejidos humanos varía según la dieta. La deficiencia crónica de selenio podría provocar enfermedades graves2,3,4. En los últimos años, con el aumento de los suplementos dietéticos de selenio, ha ganado atención la aplicación de la reducción microbiana de selenito en SeNP. Sin embargo, existen limitaciones en el uso de microorganismos para sintetizar SeNP, como un ambiente anaeróbico estricto para el crecimiento de bacterias del ácido láctico, equipos de fermentación costosos y costos más elevados22. Mientras que el desarrollo de probióticos enriquecidos con selenio con bacterias aeróbicas tal vez sea otra mejor opción.

Los probióticos Bacillus se reproducen aeróbicamente y podrían regular la microbiota intestinal, mejorar la inmunidad del huésped y reducir las enfermedades intestinales mediante la colonización en el tracto intestinal. Ashengroph et al. aislaron una cepa de Bacillus SRB04 de la costa del Mar Caspio y confirmaron su capacidad de enriquecer selenio23. Fischer et al. aislaron Bacillus safensis JG-B5T del suelo y demostraron que producía SeNP inestables24. De manera similar, en este estudio, encontramos que en una concentración de 100 μg/ml de Na2SeO3, cultivo de semilla de C-1 al 10%, incubado a 30 °C durante 30 h, B. amyloliquefaciens C-1 obviamente redujo el Na2SeO3 a SeNP con una alta conversión. tasa del 55,51% por OD.

Se informó que el número de células bacterianas disminuyó después de la fermentación enriquecida con selenio de B. paralicheniformis SR14 sin ningún cambio morfológico25. En nuestro estudio, la adición de Na2SeO3 al medio también condujo a la reducción del número de células C-1, lo que indica la toxicidad del Na2SeO3 inorgánico para las células bacterianas. Si bien, no hubo cambios morfológicos para las células C-1 mediante SEM. El sitio de síntesis de SeNP puede ser intracelular, extracelular o unido a una membrana. Los SeNP producidos por bacterias se acumularon intracelularmente en las etapas media y tardía del período de crecimiento exponencial y se secretaron al medio durante la fase estacionaria. Liu y cols. aislaron un probiótico Enterococcus durans A8-1 y confirmaron los SeNP acumulados intracelulares y extracelulares26. Los resultados de TEM de este estudio mostraron que los SeNP obviamente estaban agregados dentro de las células C-1.

Para la citotoxicidad observada del C-1 enriquecido con selenio en concentraciones de más de 8 × 105 UFC/ml, los estudios han demostrado que el rango de toxicidad de las SeNP es más amplio que el del selenio, pero eso no significa que el nanoselenio sea completamente no tóxico, sólo que sea seguro dentro de un cierto rango19. Por tanto, sigue siendo necesaria la evaluación de la seguridad de las SeNP, incluso las producidas por probióticos.

Ha llamado la atención el desarrollo de antioxidantes naturales y seguros. Se ha demostrado que las SeNP tienen una mejor actividad antioxidante, lo que se convertirá en un nuevo complemento a los antioxidantes. Los estudios han demostrado que más del 95% de los radicales libres pertenecen a radicales de oxígeno, como los radicales O2- y OH-. A diferencia de los radicales de oxígeno, los DPPH son radicales orgánicos sintéticos que se utilizan ampliamente para evaluar la capacidad antioxidante de muestras biológicas. Shakibaie et al. aislaron una cepa de bacterias del ácido láctico tolerantes al selenio de productos lácteos tradicionales iraníes que podían tolerar 3,16 mmol/L de selenito y mostraron una buena capacidad de eliminación de radicales libres27. En este estudio, el C-1 enriquecido con selenio mostró capacidad de eliminación de O2-, OH- y DPPH, donde la capacidad de eliminación de OH- fue la más alta.

Las células Caco-2 se utilizan para construir modelos de estrés oxidativo intestinal humano para detectar antioxidantes en el tratamiento y prevención del daño oxidativo intestinal. Xu et al. descubrieron que los SeNP producidos por Lactobacillus casei ATCC393 podrían proteger el daño de la función de barrera intestinal causado por E. coli K88 y reducir la expresión de IL-1β y TNF-α28. En nuestro estudio, el modelo de estrés oxidativo en células Caco-2 fue inducido por H2O2, y el C-1 enriquecido con selenio probado tenía el potencial de inhibir la respuesta inflamatoria a una cierta concentración, y también se observaron perfiles de expresión de citoquinas similares. Los resultados anteriores proporcionan una base para investigaciones posteriores sobre antioxidantes.

La estructura de la barrera intestinal juega un papel importante en el mantenimiento de las funciones fisiológicas normales29. La unión estrecha (TJ) es un modo de conexión importante entre las células de la mucosa intestinal. TJ es un complejo multifuncional compuesto por múltiples proteínas, principalmente proteínas transmembrana (Claudinas, Occludina) y proteínas citoplasmáticas (ZO-1). Cuando las proteínas transmembrana y las proteínas citoplasmáticas se degeneran y dañan o se sintetizan insuficientemente, la TJ se dañará y la permeabilidad intercelular aumentará significativamente, lo que provocará la entrada a la circulación de macromoléculas como las bacterias intestinales (endotoxemia metabólica)30. Los resultados de este estudio encontraron que el tratamiento con H2O2 de las células Caco-2 podría provocar una disminución de la expresión de Claudin-1, Occludin y ZO-1, lo que también fue informado por Somrudee et al.31. En comparación con el modelo estresado por H2O2, el C-1 enriquecido con selenio podría aumentar significativamente la expresión de Claudin-1 y Occludin, no de ZO-1. Somrudee et al. descubrió que el H2O2 puede provocar la ruptura de las uniones estrechas y luego un aumento de la expresión de ZO-1 y Occludin31.

Seguridad para las células intestinales, mayor capacidad de eliminación de radicales libres, actividad antiinflamatoria obvia, todos estos caracteres apuntan al desarrollo potencial de esta bacteria. Para investigar el mecanismo por el cual C-1 metaboliza Na2SeO3, se utilizó la secuenciación del transcriptoma para analizar la clasificación funcional y las vías clave enriquecidas por DEG. La ATP sintetasa juega un papel central en la fosforilación oxidativa. La ATP sintetasa bacteriana está compuesta por un dominio hidrofóbico F0 en la membrana y una cabeza hidrofílica soluble F1 fuera de la membrana. Los genes atpA, atpD y atpG codifican las subunidades α3, β3 y γ de F1, respectivamente. Largo y col. demostraron que bajo el estrés del manganeso, la sobreexpresión del gen atpA podía aumentar logarítmicamente el número de bacterias, y el gen atpD también estaba regulado positivamente, participando en la respuesta al estrés32. Nuestro estudio demostró que el C-1 enriquecido con selenio estaba significativamente enriquecido y regulado negativamente en el término GO asociado con el complejo proteico durante la etapa vegetativa, y los genes atpA, atpD, rplD, rplB, rplP, rplN y rpsC mostraron niveles bajos. expresión. La quimiotaxis bacteriana es el movimiento sesgado de bacterias hacia un gradiente químico beneficioso o alejándose de un gradiente químico tóxico mediante flagelos. Quan et al. Construido mutante knockout del gen fliG de Campylobacter jejuni NCTC11168, la quimiotaxis y la capacidad de colonización del mutante se redujeron, lo que indica que el gen fliG era necesario en la quimiotaxis de colonización para C. jejuni. FliM forma el anillo C de la matriz flagelar y participa en el cambio de la dirección de rotación flagelar33. Los resultados de este estudio mostraron que en la etapa de esporulación, la quimiotaxis bacteriana (bao02030) estaba regulada negativamente, y el término GO relacionado con la quimiotaxis bacteriana se enriqueció significativamente y los genes relacionados con los flagelos (flgG, fliM, fliL, fliJ) disminuyeron. regulado en C-1 enriquecido con selenio. Se plantea la hipótesis de que B. amyloliquefaciens C-1 ha reducido su motilidad, quimiotaxis y capacidad de colonización en un menor consumo de ATP durante la etapa de esporulación en respuesta al selenio.

Con el rendimiento verificado de los SeNP preparados mediante la reducción del probiótico B. amyloliquefaciens C-1, el complejo de Bacillus y SeNP puede desarrollarse como postbióticos, que pueden desarrollarse como productos alimenticios con probióticos bacterianos y postbióticos en una gran oportunidad para la investigación en ciencia de los alimentos. , medicina y nutrición, así como en la industria alimentaria.

Y todavía existen limitaciones en este estudio; en el siguiente paso, primero se debe llevar a cabo la evaluación de seguridad en el modelo animal, construir un modelo animal de estrés oxidativo exitoso y confiable y verificar la efectividad del C-1 enriquecido con selenio, que es de gran importancia para estudiar el mecanismo. Para la preparación de postbióticos, es muy importante procesar los productos de fermentación e inactivar las células y retener ingredientes activos efectivos, lo que aumentará nuestra comprensión de las mejoras para la salud de los postbióticos enriquecidos con minerales, incluidas las funciones antioxidantes, destacando su perspectiva sobre la terapia microbiana para prevenir y amenazar con enfermedades relacionadas con el intestino.

B. amyloliquefaciens C-1, una cepa patentada, podría convertir Na2SeO3 en SeNP mediante incubación con 100 μg/ml de Na2SeO3 durante 30 h de fermentación a 30 °C con una tasa de bioconversión de hasta 55,51 % por OD. El C-1 enriquecido con selenio tenía un alto potencial para desarrollarse como postbiótico con buenos resultados como antioxidante, antibacteriano, antiinflamatorio y protector de la integridad del epitelio intestinal. Durante el proceso de síntesis de SeNP, la capacidad de producción y el metabolismo de las células C-1 en la etapa vegetativa se ralentizaron y la motilidad disminuyó. En la etapa de esporulación, se transportó una gran cantidad de Na2SeO3 al interior de la célula y los SeNP sintetizados se acumularon intracelularmente. El metabolismo de Na2SeO3 por C-1 se puede utilizar para el desarrollo de bio-SeNP y postbióticos, y también se puede utilizar como biorremediación de la contaminación por metales pesados en el medio ambiente.

B. amyloliquefaciens C-1 era una cepa patentada aislada de muestras de frutas listas para el consumo en el Laboratorio de Microbiología del Centro de Investigación de Ingeniería de Nutrición y Seguridad Alimentaria de la provincia de Shaanxi, Universidad Xi'an Jiaotong, y almacenada en el Centro de Tipos de China. Colección de Cultivos (CCTCC NO. M2012177). Y la secuencia del genoma de C-1 se envió al NCBI con el número de acceso SRP127533.

C-1 se inocula y se cultiva en medio LB + 1% de glucosa (LB + G) y se incuba aeróbicamente a 30 °C. Salmonella typhimurium ATCC14028 utilizada para estresar las células Caco-2 se almacenó en nuestro laboratorio y se cultivó en medio LB a 37 °C.

Se utilizaron células epiteliales intestinales de origen humano Caco-2 como modelo probado in vitro para los probióticos C-1 y se cultivaron en medio RMPI 1640 (que contiene 20 % de suero bovino fetal, 1 % de antibióticos) en una incubadora con 5 % de CO2 a 37 °C. . Una vez que las células alcanzaron la confluencia, se utilizaron en todos los análisis experimentales posteriores.

Para determinar la reducción óptica de selenita y las condiciones de cultivo enriquecidas con selenio para C-1, se subcultivaron cultivos frescos de la noche a la mañana de células C-1 al 1, 3, 5, 7 y 10% en matraces Erlenmeyer de 250 ml que contenían 100 ml de LB +. Medio G con 0, 15, 30, 60, 100 y 150 μg/ml Na2SeO3, por separado. Los cultivos bacterianos se incubaron a 30 °C en un agitador orbital a 200 rpm. El selenito en el medio y el Se elemental en las células bacterianas se determinaron mediante métodos espectrofotométricos como se describe34.

Después de confirmar el porcentaje de subcultivo óptico y la cantidad suministrada de Na2SeO3 en el medio de fermentación, se monitorizó el crecimiento enriquecido en selenio de C-1 midiendo la densidad óptica a 600 nm cada 60 min a 30 °C durante 22 h mediante un lector de microplacas. (Tecan Infinite M200, Suiza). Los valores obtenidos se expresaron como tasas de reducción de selenita y formación de Se elemental por DO600.

La DO600 del cultivo nocturno C-1 se ajustó a 1,0 y se transfirió un subcultivo al 10 % a un matraz que contenía 100 ml de medio LB + G suministrado con 100 μg/ml de Na2SeO3 y se incubó a 30 °C durante 30 h. Las células se recogieron mediante centrifugación a 10.000 g durante 15 min a 4 °C y se lavaron 3 veces con PBS. Para el análisis morfológico, las células C-1 recolectadas se fijaron con glutaraldehído al 2% y se transfirieron al Centro de Análisis Instrumental de la Universidad Xi'an Jiaotong para SEM (Hitachi SU3500, Japón), EDS (ThermoFisher ESCALAB Xi+ EDX, Reino Unido) y TEM ( Análisis ThermoFisher Talos L120C, EE. UU. EDS combinado con SEM se puede utilizar para analizar los tipos de elementos en los materiales probados. Para la detección del contenido de elementos dentro de las células C-1 enriquecidas con selenio, las células se secaron a 45 °C hasta un peso constante y se analizaron con XPS (Thermo Fisher ESCALAB Xi+ XPS, Reino Unido) en el Centro de Análisis Instrumental de Xi'. una Universidad Jiaotong.

Para evaluar la capacidad de B. amyloliquefaciens C-1 enriquecido con selenio para resistir el estrés oxidativo, se realizó un ensayo de actividad de radicales libres de eliminación in vitro, que incluyó anión superóxido (O2-), hidroxilo (OH-) y radicales DPPH mediante kits ( número de catálogo como A052-1-1, A018-1-1, A153-1-1, Instituto de Bioingeniería Nanjing Jiancheng, Nanjing, China). En primer lugar, la suspensión bacteriana se centrifugó y se resuspendió utilizando agua bidestilada esterilizada. Las concentraciones se ajustaron a 2,5, 5, 10, 20 y 30 mg/ml. Luego, se siguieron las instrucciones del kit según lo sugerido por el fabricante. La medida de densidad óptica sugerida para la detección de radicales O2−, OH− y DPPH es 550, 550 y 517 nm, por separado. Las muestras analizadas fueron C-1 y C-1 enriquecidas con selenio, ya que el ddH2O se configuró como control en blanco35.

Los resultados se expresaron como actividad eliminadora de la siguiente manera.

A0: DO para el control en blanco, A1: DO para la muestra analizada.

La fermentación completa de los cultivos C-1 y C-1 enriquecidos con selenio se diluyó con medio RMPI 1640 para ajustar las concentraciones de células bacterianas a 8 × 106, 1 × 106, 8 × 105, 1 × 105, 8 × 104, 1 × 104. 8 × 103 UFC/ml. Se sembraron células Caco-2 (2,5 x 104 células/pocillo) en placas de 96 pocillos durante la noche. Luego, las células se incubaron con diferentes concentraciones de C-1 y C-1 enriquecido con selenio durante 20 h. Después del tratamiento, las células se lavaron dos veces con PBS y se incubaron con una solución de trabajo de MTT de 5 mg/ml durante 4 h a 37 °C. Luego, se eliminó el sobrenadante y el cultivo se resuspendió en 150 μl de DMSO para disolver los cristales de MTT formazán, seguido de mezcla durante 15 minutos. La OD490 se midió en un lector de microplacas (Tecan Infinite M200, Suiza). El efecto de C-1 y del cultivo de C-1 enriquecido con selenio sobre la viabilidad de las células Caco-2 se evaluó como el porcentaje de células viables en cada grupo de tratamiento en relación con las células no tratadas, y se les asignó arbitrariamente una viabilidad del 100%.

B1: OD490 para el tratamiento C-1 o tratamiento C-1 enriquecido con selenio, B2: OD490 para el grupo de control negativo.

La citotoxicidad de la lactato deshidrogenasa (LDH) se analizó en medio de cultivo de células Caco-2 para mostrar la integridad de la membrana celular. Una mayor actividad de LDH significa daño de la membrana celular y menor integridad de la membrana celular36. El método se utilizó para medir la viabilidad celular y se realizó como se describió anteriormente26. Se sembraron células Caco-2 en placas de 24 pocillos y se cultivaron en una sola capa, luego se establecieron 4 grupos de tratamiento como C-1+S (2 h de incubación con 1 × 107 UFC/mL de cultivo C-1, luego 1 × Se agregaron 107 UFC/ml de S. typhimurium ATCC14028 y se incubaron durante otras 2 h); S+C-1 (incubación de 2 h con 1 × 107 UFC/ml de cultivo de S. typhimurium ATCC14028, luego se agregaron 1 × 107 UFC/ml de C-1 y se incubó durante otras 2 h); C-1-Se+S (2 h de incubación con 1 × 107 UFC/ml de cultivo C-1 enriquecido con selenio, luego se agregaron 1 × 107 UFC/ml de S. typhimurium ATCC14028 y se incubó durante otras 2 h); SC-1+Se (incubación de 2 h con 1 × 107 UFC/ml de cultivo de S. typhimurium ATCC14028, luego se añadió 1 × 107 UFC/ml de C-1 enriquecido con selenio y se incubó durante otras 2 h). Como control se utilizaron células Caco-2 sin ningún tratamiento. Después de la incubación, el sobrenadante del cultivo celular se recogió después de centrifugar a 1500 rpm durante 10 minutos a 4 °C. La LDH liberada en el sobrenadante del cultivo a través de membranas dañadas se midió espectrofotométricamente utilizando el kit de ensayo de citotoxicidad de LDH (Nanjing Jiancheng Technology Co., Ltd., Nanjing, China), según el protocolo del fabricante.

Se sembraron células Caco-2 (2,5 x 104 células por pocillo) en placas de 96 pocillos durante la noche en una sola capa. Las células se trataron previamente con C-1 y C-1 enriquecido con selenio (1 × 105, 8 × 104, 1 × 104, 8 × 103 UFC/ml) durante 20 h, luego se agregaron H2O2 200 μM y se incubaron juntas durante 4 h. . Finalmente, el ensayo MTT y la tasa de supervivencia se calcularon según el método 5.5.1.

Para verificar el efecto protector del C-1 enriquecido con selenio en las células Caco-2 estresadas por H2O2, la transcripción de las citocinas inflamatorias celulares (IL-8, IL-1β y TNF-ɑ), los genes de la proteína de permeabilidad de la membrana (gen de la proteína transmembrana Claudin -1, gen de la proteína de membrana periférica ZO-1, Occludina) se detectaron q-RT-PCR37. La extracción de ARN celular y la expresión relativa de ARNm de IL-8, IL-1β, TNF-α, ZO-1, clautina-1 y Occludina se determinaron de acuerdo con las instrucciones de los kits correspondientes (Sigma-Aldrich). Se seleccionó GAPDH como gen de referencia interna y los niveles relativos de expresión de ARNm se calcularon de acuerdo con 2-ΔΔCT. Los cebadores utilizados se proporcionan en la Tabla S1. Las células Caco-2 no tratadas se utilizaron como control y todas las pruebas se realizaron por triplicado.

El análisis del transcriptoma de RNA-seq se realizó como se describió anteriormente26. Brevemente, el ARN se extrajo por separado de B. amyloliquefaciens C-1 cultivado en medio LB + G que contenía 100 μg/ml de Na2SeO3 en la etapa vegetativa (16-18 h) y en la etapa de esporulación (36 h) usando un kit de ARN bacteriano (Tiangen Biotech Co. Ltd, Pekín, China). Se usó C-1 cultivado en medio LB + G sin Na2SeO3 como control negativo, el control y el tratamiento se realizaron por triplicado. Se utilizó una cantidad total de 3 μg de ARN por muestra. Las bibliotecas de secuenciación se generaron utilizando el kit de preparación de bibliotecas de ARN NEBNext® UltraTM para Illumina® (NEB, EE. UU.) siguiendo las recomendaciones del fabricante y se agregaron códigos de barras para atribuir las secuencias de cada muestra. Se construyó una biblioteca de ADNc y se realizó la secuenciación del transcriptoma en Novogen Co. Ltd (Beijing, China). Los datos sin procesar pasaron el control de calidad y se asignaron al genoma de referencia de C-1 (SRP127533), análisis de expresión diferencial de la etapa vegetativa (C-1 enriquecida con selenio frente a C-1), etapa de esporulación (C-1 enriquecida con selenio frente a . C-1) se realizó utilizando el paquete DESeq R (v1.18.0). Los valores de P resultantes se ajustaron utilizando el enfoque de Benjamini y Hochberg para controlar la tasa de descubrimiento falso (FDR). Los genes con un valor de P ajustado <0,05 encontrado por DESeq se asignaron como expresados diferencialmente. Se establecieron FDR de 0,005 y log2 (cambio de pliegue) de 1 como umbral para una expresión significativamente diferencial. Para los genes expresados diferencialmente, se analizó el enriquecimiento de GO (Gene Ontology) y KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)38.

Para validar los datos del análisis de RNA-seq, se utilizó q-RT-PCR para cuantificar los niveles de expresión génica de células C-1 de B. amyloliquefaciens con y sin enriquecimiento de Se en las mismas condiciones utilizadas para el análisis de RNA-seq. Luego se realizaron la transcripción inversa y la reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa cuantitativa de acuerdo con los métodos descritos en 2.6.4. Se utilizó 16S rRNA como referencia interna. Se seleccionaron al azar tres genes y la información detallada de los cebadores para los genes seleccionados se enumeró en la Tabla S1.

Todos los datos experimentales se muestran como medias ± SEM y se analizan estadísticamente mediante SPSS 22.0 (IBM Inc., IL, EE. UU.). La significación estadística se calculó mediante ANOVA unidireccional y las diferencias fueron significativas en P <0,05. Y se aplicó GraphPad Prism 7 para el trazado y análisis gráfico.

Los datos presentes en este estudio están disponibles previa solicitud razonable del autor correspondiente ([email protected]).

Kieliszek, M. Microelemento, propiedades y fuentes fascinantes del selenio en los alimentos. Moléculas 24, 1298 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gać, P. et al. La importancia del déficit de selenio y zinc en los trastornos cardiovasculares. Reinar. Toxico. Farmacéutico. 82, 103553 (2021).

Artículo PubMed Google Scholar

Yang, L. y col. La concentración de selenio se asocia con la aparición y el diagnóstico de tres enfermedades cardiovasculares: una revisión sistemática y un metanálisis. J. Trace Elem. Medicina. Biol. 70, 126908 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zhang, L. y col. Efectos de la deficiencia de selenio y la baja ingesta de proteínas sobre la apoptosis a través de una vía dependiente de mitocondrias. J. Trace Elem. Medicina. Biol. 56, 21-30 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Avery, JC & Hoffmann, PR Selenio, selenoproteínas e inmunidad. Nutrientes 10, 1203 (2018).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Nazıroğlu, M., Öz, A. & Yıldızhan, K. El selenio y las enfermedades neurológicas: centrándose en el dolor periférico y los canales TRP. actual. Neurofarmacol. 18, 501–507 (2020).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Leiter, O. y col. El selenio media en la neurogénesis adulta inducida por el ejercicio y revierte los déficits de aprendizaje inducidos por la lesión del hipocampo y el envejecimiento. Metabolismo celular. 34, 408–423 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zhang, S., Li, B. y Luo, K. Diferencias en la abundancia de selenio y otros oligoelementos entre el área de la enfermedad de Kaschin-Beck y el área cercana sin enfermedad de Kaschin-Beck, provincia de Shaanxi. Porcelana. Química de los alimentos. 373, 131481 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Pieniz, S., Andreazza, R., Mann, MB, Camargo, F. & Brandelli, A. Bioacumulación y distribución de selenio en Enterococcus durans. J. Trace Elem. Medicina. Biol. 40, 37–45 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ali, HFH y cols. El nanoselenio mejora el estrés oxidativo y la respuesta inflamatoria asociada con la neurotoxicidad inducida por cipermetrina en ratas. Ecotoxicol. Reinar. Seguro. 195, 110479 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Abedi, S., Iranbakhsh, A., Oraghi, AZ & Ebadi, M. Las nanopartículas de óxido nítrico y selenio confieren cambios en el crecimiento, el metabolismo, la maquinaria antioxidante, la expresión genética y la floración en la achicoria (Cichorium intybus L.): beneficios potenciales y Evaluación de riesgos. Reinar. Ciencia. Contaminación. Res. En t. 28, 3136–3148 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Geoffrion, LD y cols. Nanopartículas de selenio desnudas para tratamientos antibacterianos y anticancerígenos. ACS Omega 5, 2660–2669 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Shi, XD, Tian, YQ, Wu, JL & Wang, SY Síntesis, caracterización y actividad biológica de nanopartículas de selenio conjugadas con polisacáridos. Crítico. Rev. Ciencia de los alimentos. Nutrición. 61, 2225–2236 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Srivastava, N. & Mukhopadhyay, M. Síntesis verde y caracterización estructural de nanopartículas de selenio y evaluación de sus propiedades antimicrobianas. Biosistema de bioprocesos. Ing. 38, 1723-1730 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Kim, SK y cols. Papel de los probióticos en las enfermedades asociadas al microbioma intestinal humano. J. Microbiol. Biotecnología. 29, 1335-1340 (2019).

Artículo PubMed Google Scholar

Borchers, AT, Selmi, C., Meyers, FJ, Keen, CL y Gershwin, ME Probióticos e inmunidad. J. Gastroenterol. 44, 26–46 (2009).

Artículo PubMed Google Scholar

Vera-Santander, VE, Hernandez-Figueroa, RH, Jimenez-Munguia, MT, Mani-Lopez, E. & Lopez-Malo, A. Beneficios para la salud del consumo de alimentos con probióticos bacterianos, postbióticos y sus metabolitos: una revisión. Moléculas 28, 1230 (2023).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Shoeibi, S. & Mashreghi, M. Biosíntesis de nanopartículas de selenio utilizando Enterococcus faecalis y evaluación de sus actividades antibacterianas. J. Trace Elem. Medicina. Biol. 39, 135-139 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Beleneva, IA et al. Síntesis biogénica de nanopartículas de selenio y telurio por bacterias marinas y su actividad biológica. Mundo J. Microbiol. Biotecnología. 38, 188 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Hashem, AH y cols. Síntesis de nanopartículas de selenio mediada por Bacillus megaterium y su actividad antifúngica contra Rhizoctonia solani en plantas de haba. J. Hongos 7, 195 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Akçay, FA & Avcı, A. Efectos de las condiciones del proceso y el extracto de levadura en la síntesis de nanopartículas de selenio mediante un nuevo aislado indígena Bacillus sp. EKT1 y caracterización de nanopartículas. Arco. Microbiol. 202, 2233–2243 (2020).

Artículo PubMed Google Scholar

Dhanjal, S. & Cameotra, SS Biogénesis aeróbica de nanoesferas de selenio por Bacillus cereus aisladas de suelo de minas de carbón. Microbio. Hecho celular. 9, 52 (2010).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Ashengroph, M. & Hosseini, SR Un Bacillus amyloliquefaciens SRB04 recientemente aislado para la síntesis de nanopartículas de selenio con posibles propiedades antibacterianas. En t. Microbiol. 24, 103-114 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Fischer, S. y col. Bacillus safensis JG-B5T afecta el destino del selenio mediante la producción extracelular de nanopartículas de selenio coloidalmente menos estables. J. Materia de peligro. 384, 121146 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Cheng, Y. et al. Caracterización, propiedad antioxidante y citoprotección de partículas de selenio elemental cubiertas con exopolisacáridos sintetizadas por Bacillus paralicheniformis SR14. Carbohidrato. Polimero. 178, 18-26 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Liu, J. y col. Preparación, efecto característico y antiinflamatorio de la cepa probiótica Enterococcus durans A8–1 enriquecida con nanopartículas de selenio. J. Trace Elem. Medicina. Biol. 74, 127056 (2022).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Shakibaie, M. y col. Propiedades probióticas y antioxidantes del Lactobacillus brevis LSe enriquecido con selenio aislado de un producto lácteo tradicional iraní. J. Trace Elem. Medicina. Biol. 40, 1–9 (2017).

Artículo MathSciNet CAS PubMed Google Scholar

Xu, C. y col. Síntesis biogénica de nuevas nanopartículas de selenio funcionalizadas por Lactobacillus casei ATCC 393 y sus efectos protectores sobre la disfunción de la barrera intestinal causada por Escherichia coli K88 enterotoxigénica. Frente. Microbiol. 9, 1129 (2018).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Hossain, Z. & Hirata, T. Mecanismo molecular de la permeabilidad intestinal: interacción en uniones estrechas. Mol. Biosistema. 4, 1181-1185 (2008).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zhao, X. et al. Uniones estrechas y su regulación por ARN no codificantes. En t. J. Biol. Ciencia. 17, 712–727 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chuenkitiyanon, S., Pengsuparp, T. y Jianmongkol, S. Efecto protector de la quercetina sobre la alteración de las uniones estrechas inducida por peróxido de hidrógeno. En t. J. Toxicol. 29, 418–424 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Long, H., Niu, X., Huang, S., Ran, X. y Wang, J. Respuesta de genes relacionados con la vía de fosforilación oxidativa de Bacillus safensis bajo estrés de manganeso. J. Ind. Microbiol. 50, 27-33 (2020).

Google Académico

Quan, S., Xia, X., Zhao, X., Luo, Y. y Yan, J. Alteraciones de la motilidad y quimiotaxis in vitro y colonización en ratones del mutante knockout del gen fliG de Campylobacter jejuni. J. Los microbios infectan. 4, 209–216 (2009).

CAS Google Académico

Biswas, KC y cols. Un método novedoso para la medición del selenio elemental producido por reducción bacteriana de selenito. J. Microbiol. Métodos 86, 140-144 (2011).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Wang, F. y col. Nanoselenio funcionalizado con exopolímero de Bacillus subtilis SR41: caracterización, análisis de monosacáridos y capacidad de eliminación de radicales libres. Polímeros 14, 3523 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cummings, BS & Schnellmann, RG Medición de la muerte celular en células de mamíferos. actual. Protocolo. 1, e210 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zhou, Y. et al. Análisis del potencial probiótico y evaluación de seguridad de Enterococcus durans A8-1 aislado de un bebé chino sano. Frente. Microbiol. 12, 799173 (2021).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Kanehisa, M. & Goto, S. KEGG: Enciclopedia de genes y genomas de Kioto. Ácidos nucleicos res. 28, 27–30 (2000).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

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Esta investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nº 82173526); Programa clave de investigación y desarrollo de la provincia de Shaanxi (Nº 2022ZDLNY01-10).

Escuela de Salud Pública, Centro de Ciencias de la Salud, Universidad Xi'an Jiaotong, Xi'an, 710061, Shaanxi, China

Jin Liu, Lu Shi, Xinxin Ma, Sijin Jiang, Xinyao Hou, Pu Li, Yue Cheng, Jia Lv, Shaoru Li, Tianyou Ma y Bei Han

Laboratorio clave para la prevención y el control de enfermedades y la promoción de la salud de la provincia de Shaanxi, Xi'an, 710061, Shaanxi, China

Yue Cheng, Jia Lv, Shaoru Li, Tianyou Ma y Bei Han

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Conceptualización, JL, TYM y BH; metodología, JL y LS; software, YC; validación, XXM, SJJ y XYH; análisis formal, JL y LS; recursos, BH.; curación de datos, PL; redacción del borrador original, JL; redacción-revisión y edición, TYM y BH; visualización, J.Lv. y SRL; supervisión, BH; administración de proyectos, J.Lv. y SRL; adquisición de financiación, BH Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Tianyou Ma o Bei Han.

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Liu, J., Shi, L., Ma, X. et al. Caracterización y efecto antiinflamatorio del probiótico Bacillus amyloliquefaciens C-1 enriquecido con selenio, un postbiótico potencial. Representante científico 13, 14302 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-40988-8

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Recibido: 22 de mayo de 2023

Aceptado: 19 de agosto de 2023

Publicado: 31 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-40988-8

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