Антибактериальные свойства поверхностно-активных молекул бактерий рода Lactobacillus (обзор литературы)
https://doi.org/10.21626/vestnik/2026-2/09
EDN: TYUCQV
Аннотация
Данный обзор посвящен анализу биологической роли и терапевтического потенциала трех ключевых компонентов клеточной стенки и метаболитов микроорганизмов рода Lactobacillus : экзополисахаридов (EPS), биосурфактантов (BS) и липотейхоевых кислот (LTA). Род Lactobacillus , обладающий статусом GRAS (общепризнанной безопасности), широко применяется в медицине и пищевой промышленности благодаря своим пробиотическим свойствам, однако механизмы его защитного действия до сих пор активно изучаются. В работе систематизированы данные о функциональных свойствах EPS, которые демонстрируют широкий спектр активности: от антиоксидантной и противоопухолевой до иммуномодулирующей и антибиопленочной. Показано, что EPS различных штаммов эффективны против Helicobacter pylori , ротавирусов и ряда грамотрицательных патогенов, подавляют факторы вирулентности, такие как виолацеин и пиоцианин. Особо подчеркивается, что функциональность EPS критически зависит от условий культивирования и молекулярной массы. Второй компонент - биосурфактанты - представляют собой амфифильные соединения, обладающие выраженной антиадгезивной и антимикробной активностью. Согласно приведенным данным, BS эффективно снижают биопленкообразование таких патогенов, как Candida albicans , Staphylococcus aureus и Streptococcus mutans , а также проявляют противовирусную активность в отношении вируса Эпштейна-Барр. Третий компонент, липотейхоевая кислота, играет ключевую роль в иммуномодуляции, подавляя провоспалительные цитокины, и препятствует адгезии кариесогенных бактерий и энтеротоксигенной E. coli . В заключение сделан вывод, что EPS, BS и LTA являются перспективными агентами для создания новых антибиопленочных и терапевтических средств. Однако отмечается, что многие исследования проведены in vitro и не полностью отражают условия in vivo , что требует дальнейшего изучения для расширения сфер применения лактобацилл в медицине и биотехнологии.
Об авторах
Александра Львовна БайраковаРоссия
Екатерина Сергеевна Зубкова
Россия
Андрей Юрьевич Миронов
Россия
Список литературы
1. Bernardeau M., Vernoux J.P., Henri-Dubernet S., Guéguen M. Safety assessment of dairy microorganisms: the Lactobacillus genus.Int J Food Microbiol. 2008;126(3):278-285. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.08.015.
2. Liu X., Zhao H., Wong A. Accounting for the health risk of probiotics. Heliyon. 2024;10(6):e27908. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e27908.
3. Gao H., Li X., Chen X., Hai D., Wei C., Zhang L., Li P. The functional roles of Lactobacillus acidophilus in different physiological and pathological processes. J Microbiol Biotechnol. 2022;32(10):1226-1233. DOI: 10.4014/jmb.2205.05041.
4. Sharma H., Ozogul F., Bartkiene E., Rocha J. M. Impact of lactic acid bacteria and their metabolites on the techno-functional properties and health benefits of fermented dairy products. Crit Rev Food Sci Nutr. 2023;63(21):4819-4841. DOI: 10.1080/10408398.2021.2007844.
5. Iyer R., Tomar S.K., Uma Maheswari T., Singh R. Streptococcus thermophilus strains: multifunctional lactic acid bacteria.Int Dairy J. 2010;20:133-141. DOI: 10.1016/j.idairyj.2009.10.005.
6. Cui Y., Xu T., Qu X., Hu T., Jiang X., Zhao C. New insights into various production characteristics of Streptococcus thermophilus strains.Int J Mol Sci. 2016;17(10):1701. DOI: 10.3390/ijms17101701.
7. Piqué N., Berlanga M., Miñana-Galbis D. Health benefits of heat-killed (Tyndallized) probiotics: an overview.Int J Mol Sci. 2019;20(10):2534. DOI: 10.3390/ijms20102534.
8. Shah A.B., Baiseitova A., Zahoor M., Ahmad I., Ikram M., Bakhsh A., Shah M. A., Ali I. et al. Probiotic significance of Lactobacillus strains: a comprehensive review on health impacts, research gaps, and future prospects. Gut Microbes. 2024;16(1):2431643. DOI: 10.1080/19490976.2024.2431643.
9. Prabhurajeshwar C., Chandrakanth R.K. Probiotic potential of lactobacilli with antagonistic activity against pathogenic strains: an in vitro validation for the production of inhibitory substances. Biomed J. 2017;40:270-283. DOI: 10.1016/j.bj.2017.06.008.
10. Chew S.Y., Cheah Y.K., Seow H.F., Sandai D., Than L.T. Probiotic Lactobacillus rhamnosus GR-1 and Lactobacillus reuteri RC-14 exhibit strong antifungal effects against vulvovaginal candidiasis-causing Candida glabrata isolates. J Appl Microbiol. 2015;118(5):1180-1190. DOI: 10.1111/jam.12772.
11. Bădăluță V.A., Curuțiu C., Dițu L.M., Holban A.M., Lazăr V. Probiotics in wound healing.Int J Mol Sci. 2024;25(11):5723. DOI: 10.3390/ijms25115723.
12. Humphreys G.J., McBain A.J. Antagonistic effects of Streptococcus and Lactobacillus probiotics in pharyngeal biofilms. Lett Appl Microbiol. 2019;68(4): 303-312. DOI: 10.1111/lam.13133.
13. Halloran K., Underwood M.A. Probiotic mechanisms of action. Early Hum Dev. 2019;135:58-65. DOI: 10.1016/j.earlhumdev.2019.05.010.
14. Ferreira R.L.P.S., Nova B.G.V., Carmo M.S., Abreu A.G. Mechanisms of action of Lactobacillus spp. in the treatment of oral candidiasis. Braz J Biol. 2024;84:e282609. DOI: 10.1590/1519-6984.282609.
15. Gudiña E.J., Teixeira J.A., Rodrigues L.R. Isolation and functional characterization of a biosurfactant produced by Lactobacillus paracasei. Colloids Surf B Biointerfaces. 2010;76(1):298-304. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2009.11.008.
16. Oleksy M., Klewicka E. Exopolysaccharides produced by Lactobacillus sp.: biosynthesis and applications. Crit Rev Food Sci Nutr. 2018;58(3):450-462. DOI: 10.1080/10408398.2016.1187112.
17. Meade K.G., O'Farrelly C. β-Defensins: farming the microbiome for homeostasis and health. Front Immunol. 2019;9:3072. DOI: 10.3389/fimmu.2018.03072.
18. Rahbar Saadat Y., Yari Khosroushahi A., Pourghassem Gargari B. A comprehensive review of anticancer, immunomodulatory and health beneficial effects of the lactic acid bacteria exopolysaccharides. Carbohydr Polym. 2019;217:79-89. DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.04.025.
19. El-Deeb N.M., Yassin A.M., Al-Madboly L.A., El-Hawiet A. A novel purified Lactobacillus acidophilus 20079 exopolysaccharide, LA-EPS-20079, molecularly regulates both apoptotic and NF-κB inflammatory pathways in human colon cancer. Microb Cell Fact. 2018;17(1):29. DOI: 10.1186/s12934-018-0877-z.
20. Garcia-Castillo V., Marcial G., Albarracín L., Tomokiyo M., Clua P., Takahashi H., Kitazawa H., Garcia-Cancino A. et al. The exopolysaccharide of Lactobacillus fermentum UCO-979C is partially involved in its immunomodulatory effect and its ability to improve the resistance against Helicobacter pylori infection. Microorganisms. 2020;8(4):479. DOI: 10.3390/microorganisms8040479.
21. Kawanabe-Matsuda H., Takeda K., Nakamura M., Makino S., Karasaki T., Kakimi K., Nishimukai M., Ohno T. et al. Dietary Lactobacillus-derived exopolysaccharide enhances immune-checkpoint blockade therapy. Cancer Discov. 2022;12(5):1336-1355. DOI: 10.1158/2159-8290.CD-21-0929.
22. Wan C., Qian W.W., Liu W., Pi X., Tang M. T., Wang X.L., Gu Q., Li P. et al. Exopolysaccharide from Lactobacillus rhamnosus ZFM231 alleviates DSS-induced colitis in mice by regulating gut microbiota. J Sci Food Agric. 2022;102(15):7087-97. DOI: 10.1002/jsfa.12070.
23. Adnan M., Siddiqui A.J., Noumi E., Ashraf S.A., Awadelkareem A.M., Hadi S., Snoussi M., Badraoui R. et al. Biosurfactant derived from probiotic Lactobacillus acidophilus exhibits broad-spectrum antibiofilm activity and inhibits the quorum sensing-regulated virulence. Biomol Biomed. 2023;23(6): 1051-1068. DOI: 10.17305/bb.2023.9324.
24. Zhu J., Tan Z., Zhang Z., Shi X. Characterization on structure and bioactivities of an exopolysaccharide from Lactobacillus curvatus SJTUF 62116.Int J Biol Macromol. 2022;210:504-517. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.04.203.
25. Tao T., Zhang L., Yu T., Ma J., Lu S., Ren J., Li X., Guo X. Exopolysaccharide production by Lactobacillus plantarum T10 is responsible for the probiotic activity in enhancing intestinal barrier function in vitro and in vivo. Food Funct. 2024;15(7):3583-3599. DOI: 10.1039/d4fo00526k.
26. Yang Y., Wang M., Zhang H., Zhou W., Liu W., Pi X., Xing J. An exopolysaccharide from Lactobacillus pentosus YY-112: structure and effect on the human intestinal microbiota. Food Funct. 2023;14(16): 7718-7726. DOI: 10.1039/d3fo01739g.
27. Kim K., Lee G., Thanh H.D., Kim J.H., Konkit M., Yoon S., Park M., Yang S. et al. Exopolysaccharide from Lactobacillus plantarum LRCC5310 offers protection against rotavirus-induced diarrhea and regulates inflammatory response. J Dairy Sci. 2018;101(7):5702-5712. DOI: 10.3168/jds.2017-14151.
28. Gamar-Nourani L, Blondeau K, Simonet J-M. Influence of culture conditions on exopolysaccharide production by Lactobacillus rhamnosus strain C83. J Appl Microbiol. 1998;85:664-72. DOI: 10.1111/j.1365-2672.1998.00574.x.
29. Lin T., Chen C., Chen B., Shaw J., Chen Y. Optimal economic productivity of exopolysaccharides from lactic acid bacteria with production possibility curves. Food Sci Nutr. 2019; 7(7): 2336-2344. DOI: 10.1002/fsn3.1079.
30. De Gregorio P.R., Parolin C., Abruzzo A., Luppi B., Protti M., Mercolini L., Silva J.A., Giordani B. et al. Biosurfactant from vaginal Lactobacillus crispatus BC1 as a promising agent to interfere with Candida adhesion. Microb Cell Fact. 2020;19(1):133. DOI: 10.1186/s12934-020-01390-5.
31. Mouafo T.H., Mbawala A., Ndjouenkeu R. Effect of different carbon sources on biosurfactants' production by three strains of Lactobacillus spp. Biomed Res Int. 2018;2018:5034783. DOI: 10.1155/2018/5034783.
32. Sepehr A., Miri S.T., Aghamohammad S., Rahimirad N., Milani M., Pourshafie M.R., Rohani M. Health benefits, antimicrobial activities, and potential applications of probiotics: A review. Medicine (Baltimore). 2024;103(52):e32412. DOI: 10.1097/MD.0000000000032412.
33. Ceresa C., Tessarolo F., Caola I., Nollo G., Cavallo M., Rinaldi M., Fracchia L. Inhibition of Candida albicans adhesion on medical-grade silicone by a Lactobacillus-derived biosurfactant. J Appl Microbiol. 2015;118(5):1116-1125. DOI: 10.1111/jam.12760.
34. Monti F., Giordani B., Fedi S., Ghezzi D., Galletti P., Mercolini L., Mandrioli R., Parolin C., et al. Vaginal Lactobacillus gasseri biosurfactant: a novel bio- and eco-compatible anti-Candida agent. Biofilm. 2025;10:100299. DOI: 10.1016/j.bioflm.2025.100299.
35. Abruzzo A., Giordani B., Parolin C., De Gregorio P.R., Foschi C., Cerchiara T., Bigucci F., Vitali B. et al. Lactobacillus crispatus BC1 biosurfactant delivered by hyalurosomes: an advanced strategy to counteract Candida Biofilm. Antibiotics (Basel). 2021;10(1):33. DOI: 10.3390/antibiotics10010033.
36. Morais I.M.C., Cordeiro A.L., Teixeira G.S., Domingues V.S., Nardi R.M.D., Monteiro A.S., Alves R.J., Siqueira E.P. et al. Biological and physicochemical properties of biosurfactants produced by Lactobacillus jensenii P6A and Lactobacillus gasseri P65. Microb Cell Fact. 2017;16(1):155. DOI: 10.1186/s12934-017-0769-7.
37. Ferreira A., Vecino X., Ferreira D., Cruz J. M., Moldes A.B., Rodrigues L.R. Novel cosmetic formulations containing a biosurfactant from Lactobacillus paracasei. Colloids Surf B Biointerfaces. 2017;155: 522-529. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2017.04.026.
38. Tahmourespour A., Kasra-Kermanshahi R., Salehi R. Lactobacillus rhamnosus biosurfactant inhibits biofilm formation and gene expression of caries-inducing Streptococcus mutans. Dent Res J (Isfahan). 2019;16(2):87-94.
39. Foschi C., Parolin C., Giordani B., Morselli S., Luppi B., Vitali B., Marangoni A. Lactobacillus crispatus BC1 biosurfactant counteracts the infectivity of Chlamydia trachomatis elementary bodies. Microorganisms. 2021;9(5):975. DOI: 10.3390/microorganisms9050975.
40. Jiang X., Yan X., Gu S., Yang Y., Zhao L., He X., Chen H., Ge J., Liu D. Biosurfactants of Lactobacillus helveticus for biodiversity inhibit the biofilm formation of Staphylococcus aureus and cell invasion. Future Microbiol. 2019;14:1133-1146. DOI: 10.2217/fmb-2018-0354.
41. Satpute S.K., Mone N.S., Das P., Banat I.M., Banpurkar A.G. Inhibition of pathogenic bacterial biofilms on PDMS based implants by L. acidophilus derived biosurfactant. BMC Microbiol. 2019;19(1):39. DOI: 10.1186/s12866-019-1412-z.
42. Danilova T.A., Adzhieva A.A., Danilina G.A., Minko A.G., Dmitrenko O.A., Zhukhovitsky V.G. Antimicrobial effect of Lactobacillus supernatant on polyresistant bacteria of the ESKAPE group. Bull Exp Biol Med. 2025;178(5):615-18. DOI: 10.1007/s10517-025-06385-z.
43. Matsuguchi T., Takagi A., Matsuzaki T., Nagaoka M., Ishikawa K., Yokokura T., Yoshikai Y. Lipoteichoic acids from Lactobacillus strains elicit strong tumor necrosis factor alpha-inducing activities in macrophages through Toll-like receptor 2. Clin Diagn Lab Immunol. 2003;10(2):259-266. DOI: 10.1128/cdli.10.2.259-266.2003
44. Chen X. Y., Woodward A., Zijlstra R. T., Gänzle M. G. Exopolysaccharides synthesized by Lactobacillus reuteri protect against enterotoxigenic Escherichia coli in piglets. Appl Environ Microbiol. 2014; 80(18): 5752-60. DOI: 10.1128/AEM.01782-14.
45. Wasfi R., Abd El-Rahman O.A., Zafer M.M., Ashour H.M. Probiotic Lactobacillus sp. inhibit growth, biofilm formation and gene expression of caries-inducing Streptococcus mutans. J Cell Mol Med. 2018;22(3):1972-1983. DOI: 10.1111/jcmm.13496.
46. Kim A.R., Kang M., Yoo Y.J., Yun C.H., Perinpanayagam H., Kum K. Y., Han S.H. Lactobacillus plantarum lipoteichoic acid disrupts mature Enterococcus faecalis biofilm. J Microbiol. 2020;58(4):314-319. DOI: 10.1007/s12275-020-9518-4.
47. Granato D., Perotti F., Masserey I., Rouvet M., Golliard M., Servin A., Brassart D. Cell surface-associated lipoteichoic acid acts as an adhesion factor for attachment of Lactobacillus johnsonii La1 to human enterocyte-like Caco-2 cells. Appl Environ Microbiol. 1999;65(3):1071-1077. DOI: 10.1128/AEM.65.3.1071-1077.1999.
Рецензия
Для цитирования:
Байракова А.Л., Зубкова Е.С., Миронов А.Ю. Антибактериальные свойства поверхностно-активных молекул бактерий рода Lactobacillus (обзор литературы). Человек и его здоровье. 2026;29(2):68-73. https://doi.org/10.21626/vestnik/2026-2/09. EDN: TYUCQV
For citation:
Bayrakova A.L., Zubkova E.S., Mironov A.Yu. Antibacterial properties of surface-active molecules of microorganisms of the genus Lactobacillus (literature review). Humans and their health. 2026;29(2):68-73. (In Russ.) https://doi.org/10.21626/vestnik/2026-2/09. EDN: TYUCQV
JATS XML






















