RUDN Journal of Ecology and Life SafetyRUDN Journal of Ecology and Life SafetyВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности2313-23102408-8919Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)14480ArticlesСтатьиResearch ArticleSELECTION OF GAMMA-AMINOBUTYRIC ACID PRODUCING LACTOBACILLUS AND BIFIDOBACTERIUM SYMBIONT STRAINS AS POTENTIAL PSYCHOBIOTICSОТБОР БАКТЕРИЙ-СИМБИОНТОВ РОДА LACTOBACILLUSИ BIFIDOBACTERIUM ПО ИХ СПОСОБНОСТИ СИНТЕЗИРОВАТЬ ГАММА-АМИНОМАСЛЯНУЮ КИСЛОТУ -ОДИН ИЗ ПОДХОДОВ В ПОЛУЧЕНИИ ПСИХОБИОТИКОВYunesR AЮнесР А-PoluektovaE UПолуэктоваЕ У-DyachkovaM SДьячковаМ С-KozlovskiY EКозловскийЮ Е-OrlovaV SОрловаВ С-DanilenkoV NДаниленкоВ Н-Vavilov Institute of General GeneticsИнститут общей генетики им.Н.И. Вавилова РАНPeoples’ Friendship University of RussiaРоссийский университет дружбы народовResearch Institute of Human MorphologyНИИ морфологии человека151220164NO4 (2016)№4 (2016)515908122016Copyright ©; 2016, Yunes R.A., Poluektova E.U., Dyachkova M.S., Kozlovski Y.E., Orlova V.S., Danilenko V.N.Copyright ©; 2016, Юнес Р.А., Полуэктова Е.У., Дьячкова М.С., Козловский Ю.Е., Орлова В.С., Даниленко В.Н.2016Yunes R.A., Poluektova E.U., Dyachkova M.S., Kozlovski Y.E., Orlova V.S., Danilenko V.N.Юнес Р.А., Полуэктова Е.У., Дьячкова М.С., Козловский Ю.Е., Орлова В.С., Даниленко В.Н.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/ecology/article/view/14480Gamma-amino butyric acid (GABA) is an active biogenic substance, synthesized in the organisms of plants, fungi, vertebrate animals and bacteria. GABA is used in food and drugs exhibiting antihypertensive, analgesic and antidepressant properties. GABA-producing strains can be considered as delivery vehicles of GABA to specific sites of the gut. Such strains are potential antidepressants promoting adaptation in the extreme north. Lactic acid bacteria (LAB) are considered the main producers of GABA among bacteria. GABA-producing Lactobacilli are isolated from food products such as cheese, yogurt, sourdough etc. and are the source of bioactive properties assigned to those foods. The ability of Human-derived Lactobacilli and Bifidobacteria to synthesize GABA remains poorly characterized. In this paper, we screened our collection of 114 Human-derived Lactobacillus and Bifidobacterium strains for their ability to produce GABA from its precursor monosodium glutamate (MSG). As a result 58 strains belonging to the species L.plantarum , L.brevis , B.adolescentis , B.angulatum , B.dentium were able to produce GABA. The most efficient GABA-producers were Bificobacterium strains (up to 6 g/L). We selected a GABA-producing strains that was further tested in Sprague-Dawley rats. Ingestion of L.plantarum 90sk strain increased GABA in the rats’ blood and decreased the rate of stress hormone prolactin.Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) является активным биогенным веществом; она синтезируется в организме растений, грибов, бактерий, основными ее продуцентами среди бактерий являются молочнокислые бактерии. ГАМК обладает антигипертензивными, анальгетическими и антидепрессантными свойствами. Лактобациллы - продуценты ГАМК - выделены из многих пищевых продуктов (сыров, йогуртов, заквасок); они обусловливают пищевые и биоактивные свойства этих продуктов. Такие штаммы рассматриваются как вектор доставки ГАМК в нужное место в кишечнике, они могут быть использованы как средство, способствующее адаптации человека на Крайнем Севере. Способность синтезировать ГАМК лактобациллами и бифидобактериями, явлющимися компонентами микробиоты человека, практически не изучена. В данной работе была проверена коллекция из 114 штаммов лактобацилл и бифидобактерий; показано, что способностью синтезировать ГАМК обладают все представители видов L.plantarum, L.brevis, B.adolescentis, B.angulatum, B.dentium (58 штаммов). Наибольшее количество ГАМК продуцировали штаммы бифидобактерий (до 6 г/л). Отобран один ГАМК-продуцирующий штамм L.plantarum 90sk, и показано, что его прием крысами линии Спрэг-Доули приводит к повышению в их крови уровня ГАМК и снижению уровня гормона стресса пролактина.GABAprobioticspsychobioticsLactobacilliBifidobacteriadepressionгамма-аминомасляная кислотапробиотикипсихобиотикилактобациллыбифидобактериидепрессия1.Казначеев В.П. Современные аспекты адаптации. Новосибирск: Наука, 1980. 191 с.2.Сапов И.А., Новиков В.С. Неспецифические механизмы адаптации человека. Л.: Наука, 1984. 146 с.3.Binh T.T., Ju W.T., Jung W.J., Park R.D. Optimization of γ-amino butyric acid production in a newly isolated Lactobacillus brevis // Biotechnol Lett 2014. № 36. P. 93-98.4.Carabotti M., Scirocco A., Maselli M.A., and Severi C. The gut-brain axis: interactions between enteric microbiota, central and enteric nervous systems // Ann Gastroenterol. 2015. 28(2). P. 203-209.5.Cryan J.F., Dinan T.G. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour // Nat Rev Neurosci. 2012. 13(10). P. 701-712.6.De Man J.C., Rogosa M. & Sharpe M.E. A medium for the cultivation of lactobacilli // J Appl Bacteriol 1960. 23. P. 130-135.7.Di Cagno R., Mazzacane F., Rizzello C.G., Angelis M.D.E., Giuliani G., Meloni M., Servi B.D.E., Marco G. and Synthesis of γ-aminobutyric acid (GABA) by Lactobacillus plantarum DSM19463: functional grape must beverage and dermatological applications // Appl.Microbiol. Biotechnol. 2010. 86. P. 731-741.8.Dinan T.G., Stanton C., Cryan J.F. Psychobiotics: a novel class of psychotropic // Biol Psychiatry. 2013. 74(10). P. 720-726.9.Douglas-Escobar M., Elliott E., Neu J. Effect of intestinal microbial ecology on the developing brain // JAMA Pediatr. 2013. 167(4). P. 374-379.10.Foster J.A., McVey Neufeld K.A. Gut-brain axis: how the microbiome influences anxiety and depression // Trends Neurosci. 2013. 36(5). P. 305-312.11.Li H., Li W., Liu X., Cao Y., gadA gene locus in Lactobacillus brevis NCL912 and its expression during fed-batch fermentation // FEMS Microbiol Lett. 2013. 349(2). P. 108-116.12.Maurizio F., Guaraldi G.P. Proclactin and stress // Medicine 1987. Jul-Sep 1987. 3(3). P. 211-216.13.Messaoudi M., Lalonde R., Violle N., Javelot H., Desor D., Nejdi A., Bisson J.F., Rougeot C., Pichelin M., Cazaubiel M., Cazaubiel J.M. Assessment of psychotropic-like properties of a probiotic formulation (Lactobacillus helveticus R0052 and Bifidobacterium longum R0175) in rats andhuman subjects // Br J Nutr. 2011 Mar. 105(5). P. 755-764.14.Nicholson J.K., Holmes E., Kinross J., Burcelin R., Gibson G., Jia W. et al. Host-gut microbiota metabolic interactions // Science 2012. 336. P. 1262-1267.15.Rao A.V., Bested A.C., Beaulne T.M., Katzman M.A., Iorio C., Berardi J.M., Logan A.C. A r and omized, double-blind, placebo-controlled pilot study of a probiotic in emotional symptoms of chronic fatigue syndrome // Gut Pathog. 2009. 1(1). P. 1-6.16.Schneiderman N., Gail I., Scott S. Stress and health: Psychological, behavioral, and biological determinants // Annu Rev Clin Psychol. 2005. 1. P. 607-628.17.Tajabadi N., Baradaran A., Ebrahimpour A., Rahim R.A., Bakar F.A., Manap M.Y., Mohammed A.S., Saari N. Overexpression and optimization of glutamate decarboxylase in Lactobacillus plantarum Taj-Apis362 for high gamma-aminobutyric acid production // Microb Biotechnol. 2015. 8(4). P. 623-632.18.Walter J. Ecological role of lactobacilli in the gastrointestinal tract: implications for fundamental and biomedical research // Appl Environ Microbiol. 2008. 74(16). P. 4985-4996.19.Zhao A., Hu X., Pan L., Wang X. Isolation and characterization of a gamma-aminobutyric acid producing strain Lactobacillus buchneri WPZ001 that could efficiently utilize xylose and corncob hydrolysate // Appl Microbiol Biotechnol. 2015. 99(7). P. 3191-3200.