Isolation, characterization and strain-specific detection of canine-derived lactobacillus acidophilus

Lactobacilli are commensal gastrointestinal microbes commonly utilized in probiotic products, as they are believed to bestow multiple beneficial health effects to the host. Most well-studied lactobacilli have been isolated from feces. However, fecal isolates do not reflect the microbiota present in the upper gut, since different niches provide different microbial habitats. The fistulated dog model facilitates investigation of the microbiota in fresh intestinal samples without disturbing the physiology of the canine gut. In this study, jejunal lactobacilli from five permanently fistulated beagles were studied. We found that facultative Lactobacillus strains were abundant in the jejunal microbiota, and L. acidophilus was the dominant species. Repetitive sequence-based polymerase chain reaction (rep-PCR) fingerprint profiles of L. acidophilus isolates revealed one predominant strain, named LAB20. Adhesion is an important factor in bacterial colonization of the host gut. In order to adhere, compete, and dominate within the host, numerous bacterial cell-surface factors are required to interact with the host mucosa. In this study, the protein profile of LAB20 was studied using sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), and cell structure was observed via transmission electron microscope (TEM). A surface (S) layer protein was revealed from LAB20. S-layer proteins form crystalline arrays of proteinaceous subunits in the outer layer of the cell wall and are involved in mediating bacterial adhesion to host surfaces. Inverse PCR revealed the DNA sequence of the LAB20 S-layer protein, alignment with other lactobacilli S-layer protein genes showed it was a novel one. The discovery of this novel S-layer protein in LAB20 enabled us to develop a strain-specific detection method. Real-time PCR primers targeting the variable region of the S-layer protein gene were used to detect and quantify LAB20 in dog intervention studies. We found that LAB20 persisted i
Laktobasillit ovat bakteereita, joita löytyy nisäkkäiden suolistosta ja monista ympäristön ekologisista lokeroista. Joitain Lactobacillus-kantoja käytetään yleisesti probioottisissa tuotteissa tuottaakseen hyödyllisiä vaikutuksia kuluttajalle. Useimmat hyödylliset laktobasillit on eristetty ihmisen ulosteesta. Toisaalta isolaatit ulosteesta eivät heijasta suoliston ylempää mikrobiotaa ja yhden nisäkkään bakteerit eivät vältämättä osaa kolonisoida toisen nisäkkään suolistoa. Tämän takia hyödynnettiin tässä tutkimuksessa fistuloituja koiria, jotta löytääksemme potentiaalisia probiootteja koirille. Ohutsuolen sisällön näytteistä laktobasillit osoittautuivat vallitseviksi kaikissa viidessä tutkitussa koirassa. Lisäksi näiden laktobasillien joukossa yksi L. acidophilus kanta oli vallitseva ja nimettiin LAB20:ksi jatkotutkimuksiin. Tarttuminen suoliston pintaan on tärkeä ominaisuus bakteerien kolonisoidessa isännän ruuansulatuskanavaa. Siksi LAB20 proteomia tutkittiin, yhdessä elektronimikroskoppisen tarkastelun kanssa, ja pintaproteiinikerros (S-kerros) löytyi LAB20 soluseinästä. S-kerrosproteiinin N-terminuksen sekvensointi osoitti sen olevan uniikki S-kerrosproteiini. Ainutlaatuisuuden osoitus S-kerrosproteiinin osalta ja sen geenin sekvenssi LAB20-kannasta mahdollisti kantakohtaisen osoitusmenetelmän kehittämisen. Kvantitatiivisen LAB20-spesifisen PCR:n avulla oli mahdollista osoittaa ja kvantitoida LAB20 koirien syöttökokeissa. Osoittautui, että LAB20 säilyi suolistossa kuusi viikkoa LAB20 syöttämisen jälkeen yhdessä koirassa, ja oli korkealukuisena viidessä muussa koirassa syöttämisen aikana. Mielenkiintoisesti LAB20 ei ainoastaan säilynyt hengissä läpi ruuansulatuksen, mutta se voitiin myös identifioida pesäkemorfotyypin perusteella viljellyistä ulostenäytteistä. Tutkittiin LAB20:n adheesiokyky mukukseen ja suoliston epiteelisoluihin. Osoittautui, että LAB20 tarttui tilastollisesti enemmän koiran mukukseen kuin kontrolli ja kykeni tarttumaan Caco-2 ja HT-29 epiteel