Vliv probiotik a prebiotik na střevní mikrobiotu

Ing. Roman Švejstil

Doctoral thesis

Effect of probiotics and prebiotics on gut microbiota

Abstract:

Střevní mikrobiota je v posledních letech objektem zájmu mnoha výzkumných týmů, které, díky neustále se zdokonalujícím metodám stále prohlubují naše poznání o vztazích mezi mikroorganismy a hostitelem.Cílem dizertační práce bylo přispět svým dílem k tomuto poznání. Dizertační práce je souborem publikací, které se věnují vlivu různých potenciálně probiotických organismů a potenciálně prebiotických látek na střevní mikrobiotu. Také byl zkoumán synbiotický efekt. Byl testován netradiční probiotický kmen Clostridium butyricum CBM 588. Podařilo se zjistit, že CBM 588 má příznivý vliv na přírůstky brojlerových kuřat a je schopen ovlivnit jejich střevní mikrobiotu snížením počtů Escherichia coli a zároveň zvýšit množství kyseliny máselné ve střevě brojlerů. Byly rovněž testovány dva komensální druhy laktobacilů, které neprokázaly schopnost zabránit invazi patogenní salmonely u gnotobiotických selat.Dále byl zkoumán prebiotický a synbiotický efekt oligosacharidů mateřského mléka (HMO). Bylo zjištěno, že HMO dovedou in vitro částečně podporovat růst některých druhů laktobacilů a také jsou schopny působit antiadhezivně proti některým klostridiím. Je známo, že HMO podporují růst některých bifidobakterií, v našem pokusu se ale nepodařilo tento synbiotický efekt s B. longum ssp. infantis ověřit in vivo u humanizovaných myší.Také bylo analyzováno množství oligosacharidů rafinosové řady (RSO) ve vybraných potravinách a krmivech a byl proveden krmný pokus, při kterém bylo zjištěno, že podávání lupiny, která obsahuje vysoké množství RSO má vliv na střevní mikrobiotu kuřat i kachen, ale při vysokých dávkách může mít lupina negativní vliv na přírůstky.Z výsledků dizertační práce lze vyvodit, že RSO jsou schopné ovlivnit střevní mikrobiotu a měly by být brány v úvahu jako potenciální prebiotika. Podobných výsledků dosáhlo i testované Clostridium butyricum, které má potenciál stát se probiotickou bakterií. Synbiotický efekt HMO se nepodařilo prokázat in vivo u gnotobiotických myší, pro budoucí testování synbiotického efektu in vivo navrhujeme použít jiný model.

Abstract:

Gut microbiota has been extensively studied in recent years and due to new methods of research, many relationships between gut microbiota and host have been recognized. The aim of the dissertation was to extend these findings. The dissertation is a compilation of scientific papers that are focused on various potential probiotics and prebiotics and their impact on gut microbiota. The synbiotic effect was also tested. Unconventional Clostridium butyricum CBM 588 strain was tested on broiler chickens. It has been demonstrated that the strain was able to improve their growth performance and influence their caecal microbiota by reducing the counts of Escherichia coli and to produce butyrate in the caeca. We also tested the ability of commensal lactobacilli to prevent the invasion of pathogenic salmonella in gnotobiotic piglets. Two tested strains failed to suppress the inflammatory reaction.We also evaluated the prebiotic and synbiotic effect of human milk oligosaccharides. Whilst they were in vitro partially able to support the growth of several lactobacillus species and they were also able to inhibit the adhesive properties of some strains of Clostridium, they were unable to show synbiotic effect with strain of Bifidobacterium longum ssp. infantis in gnotobiotic mice in vivo although it is known that they support the growth of some strains of bifidobacteria. The amount of raffinose-series oligosaccharides (RSO) in selected foods and feeds was analysed and the effect of white lupin containing high amount of RSO was evaluated in vivo in broiler chickens and ducks. We found that lupin was able to influence the gut microbiota of the animals but showed unfavourable effects on their growth performance in high dosage.Our results show that raffinose-series oligosaccharides are able to influence the gut microbiota and thus should be considered as a potential prebiotics. C. butyricum CBM 588 is able to influence the gut microbiota of broiler chickens and also their growth performance, thus we consider it as a potential probiotic. Human milk oligosaccharides failed to show synbiotic effect in vivo in gnotobiotic mice, we assume that a different model should be used in the future for the evaluation of synbiotic effect of HMO in vivo.

Keywords

bifidobakterie, klostridie, probiotika, prebiotika, oligosacharidy mateřského mléka, oligosacharidy rafinosové řady

Keywords

bifidobacteria, clostridia, probiotics, prebiotics, human milk oligosaccharides, raffinose-series oligosaccharides

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 9. 2019

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Lenka Kouřimská, Ph.D.
• Reader: Ladislav Čermák, Bc., externi, Kateřina Demnerová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme / field:
Animal Science / General Animal Science