Mykotoxiny a jejich vliv na adhesi vybraných probiotických kmenů bakterií za podmínek in vitro kultivace na buněčných liniích

Bc. Alona Sudakova

Master's thesis

Mycotoxins and their effect on the adhesion of selected probiotic strains of bacteria under in vitro cell line culture conditions

Abstract:

Mykotoxiny představují nebezpečí pro lidské zdraví, jelikož se stále vyskytují v potravinách a krmivech. Do organismu člověka se dostávají přes vdechovaný vzduch, pokožku, ale nejčastěji se dostávají s potravinami přes gastrointestinální trakt, kde přichází do styku se střevní mikrobiotou. Probiotické mikroorganismy, které jsou součástí mikrobioty, mají velký význam pro zdraví člověka: stimulují a regulují imunitní reakce, nepřímo regulují metabolismus hostitele a ovlivňují nervový systém. Pro dosažení zdravotního přínosu je potřeba, aby probiotika kolonizovala gastrointestinální trakt, a proto adheze, tj. schopnost přilnout, je považována za klíčovou vlastnosti probiotik. Je známo, že po styku probiotik s mykotoxiny dochází ke změně adherenčních vlastnosti. Existuje ale málo dostupných informací o tom, jak interakce mykotoxinů a probiotik probíhá bezprostředně v trávicím traktu. Cílem této diplomové práce bylo otestovat a zhodnotit vliv mykotoxinu rodu Alternaria, konkrétně alternariol (AOH) a alternariol monomethyl ether (AME), na adherenční vlastnosti vybraných kmenů bakterií rodu Lactobacillus, a to L. gasseri a L. plantarum. K testování adheze byly využité in vitro modely Caco-2 a HT29, kde byly přidány vzorky mykotoxinů v koncentraci 10 µg/ml a 5 µg/ml společně s fluorescenčně značenými testovanými bakteriálními kmeny. Naměřené hodnoty adheze se snížily téměř ve všech případech a pohybovaly se v rozmezí 61,02 % až 134,51 %. Ve dvou případech došlo ke zvýšení hodnot adheze, a to u L. gasseri s mykotoxinem AME v koncentraci 10 µg/ml o 16,17 % a s AME v koncentraci 5 µg/ml o 34,51 % v porovnání s kontrolou na Caco-2 buněčných liniích. Statisticky významné rozdíly s kontrolou byly pozorovány u L. gasseri na Caco-2 linii s přidáním AOH v koncentraci 10 µg/ml, L. gasseri na HT29 s přidáním AME v koncentraci 5 µg/ml a u L. plantarum na HT29 s AOH v koncentraci 10 µg/ml a AME ve stejné koncentraci. Z dosažených výsledků lze tvrdit, že stanovená hypotéza byla potvrzena, a mykotoxiny rodu Alternaria (AOH a AME) mají vliv na adherenční vlastnosti probiotických mikroorganismů, v našem případě L. gasseri a L. plantarum.

Abstract:

Mycotoxins pose a danger to human health due to their occurrence in food and feed. They enter the human body through inhaled air, the skin, but most often they enter with food through the gastrointestinal tract, where they come into a contact with the intestinal microbiota. Probiotic microorganisms that are part of the microbiota play an important role in human health: they stimulate and regulate immune responses, indirectly regulate the host's metabolism and influence the nervous system. The key property of probiotics is adhesion, i.e. the ability to adhere, which enables long-term colonization of the GIT and subsequent health benefits. It is known that after contact of probiotics with mycotoxins, adherence properties change. However, there is little available information on how mycotoxins and probiotics interact directly in the digestive tract. The aim of this thesis was to test and evaluate the effect of the mycotoxin of the genus Alternaria, specifically alternariol (AOH) and alternariol monomethyl ether (AME), on the adhesion properties of selected strains of Lactobacillus bacteria, namely L. gasseri and L. plantarum. In vitro models Caco-2 and HT29 were used for adhesion testing, where mycotoxin samples were added at a concentration of 10 µg/ml and 5 µg/ml together with fluorescently labelled tested bacterial strains. The measured adhesion values decreased in almost all cases and ranged from 61.02 % to 134.51 %. There was an increase in adhesion values in two cases, namely for L. gasseri with mycotoxin AME at a concentration of 10 µg/ml by 16.17 % and at a concentration of AME 5 µg/ml by 34.51 % compared to the control on Caco-2 cell lines. Statistically significant differences were observed for L. gasseri on the Caco-2 line with the addition of AOH at a concentration of 10 µg/ml, L. gasseri on HT29 with the addition of AME at a concentration of 5 µg/ml and for L. plantarum on HT29 with AOH at a concentration 10 µg/ml and AME at the same concentration. From the results achieved, it can be said that the established hypothesis was confirmed, and mycotoxins of the genus Alternaria (AOH and AME) have an effect on the adhesion of probiotic microorganisms in the gastrointestinal tract of the host, in our case L. gasseri and L. plantarum.

Keywords

bakterie mléčného kvašení, potraviny, fluorescence, in vitro intestinální model, Alternaria spp

Keywords

lactic acid bacteria, food, in vitro intestinal model, fluorescence, Alternaria spp

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Ivo Doskočil, Ph.D.
• Reader: Ivana Hyršlová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition