Účinky lepku na střevní mikrobiom

Petr Šmíd

Diplomová práce

Effects of gluten on the gut microbiota

Anotace:

Gastrointestinální trakt člověka je osídlen velkým množstvím mikroorganismů. Tyto mikroorganismy společně utváří střevní mikrobiotu. Střevní mikrobiota ovlivňuje svého hostitele v mnoha aspektech. Mezi nejpočetnější mikroorganismy patří bakterie rodu Lactobacillus spp. a Bifidobacterium spp. Kromě významné role při vývoji imunity a zdravého gastrointestinálního traktu, se podílí na trávení jinak nestravitelných složek potravy, které jsou pro mikroorganismy zároveň zdrojem energie a substrátu. Procesem fermentace štěpí tyto složky na další látky, pomocí kterých dokážou regulovat prostředí střev, ovlivnit samotnou skladbu mikrobioty a zamezit rozvoji onemocnění a patogenních kolonií. Člověk svým životním stylem ovlivňuje zdravotní stav své mikrobioty, přičemž způsob stravování hraje nejvýznamnější roli. V dietě většiny lidí převládá bílé pečivo, které je bohaté na lepek. Schopnost probiotických mikroorganismů rodu Lactobacillus spp. adherovat na buňky střevního epitelu za přítomnosti tráveniny obsahující lepek, byla cílem praktické části této práce. Tato práce navazuje na poznatky z bakalářské práce, kdy byla testována schopnost probiotik adherovat na buňky střevního epitelu za přítomnosti neupraveného čistého lepku. Testované vzorky běžného pečiva rohlík, bageta, chléb Šumava a lepek čistý a lepek podrobený tepelné úpravě, byly tráveny standardizovaným in vitro modelem trávení s orální, gastrickou a intestinální fází trávení. Vlastní trávení na konci intestinální fáze bylo zastaveno zamražením na - 80 °C. Pro stanovení vlivu vzorků na adhesi vybraných laktobacilů na buněčnou linii Caco-2, která byla pěstována do plné diferenciace buněk v DMEM médiu po dobu 7 dní, v 5 % CO2 atmosféře při 37 oC. Poté byla založena 96 jamková destička, kam byly aplikovány probiotické kmeny Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus gaserii, Lactobacillus fermentum a poté trávenina. Byla zavedena nová metodika pro zjištění obsahu adherovaných laktobacilů, využívající barvení laktobacilů flurosceinen. Po inkubaci byly mikrotitrační destičky promyty a měřeny při 478/510 nm pomocí fluorescenčního readeru. Bylo zjištěno, že testované množství vzorku 80 μg bylo schopné zcela zabránit probiotickým mikroorganismům adherovat na buněčné linie. Nejvýrazněji byl zasažen kmen Lactobacillus fermentum. Trávenina měla negativní vliv na vlastní buněčný model, kdy došlo k jejímu částečnému nebo úplnému poškození. Tato poškození zamezila zjištění přesnějších výsledků schopnosti probiotických bakterií adherovat na buněčný model. Testované probiotické kmeny však v prostředí bez lepku dokázali adherovat z 20 %. Výsledky naznačují, že lepek dokáže negativně ovlivnit adherenční schopnosti probiotických mikroorganismů. Lepek tedy negativně působí na schopnost mikroorganismů adherovat a zároveň má vliv na samotný střevní epitel. Je pravděpodobné, že u nižších koncentrací tráveniny by nemuselo dojít k poškození buněčného modelu.

Abstract:

Human gastrointestinal tract is populated by a large amount of microorganisms. Together, those microorganisms create gut microbiota. Gut microbita affects its host by many aspects. Most numerous microorganisms are bacterial strains Lactobacillus spp. and Bifidobacterium spp. Besides important role at immunity development and healthy gastrointestinal tract, they participate in digestion of normaly undigestible food components, which are a source of energy and substrate for microorganisms. Fermentation proces splits those food components into other substances that can help microbiota to modulate gut environment, composition of microbiota and to avoid disease spread and patogenes colonization. Human can affect its microbiota health condition by lifestyle, whereas the diet plays the most important role. In the diet of the most people dominate white pastry, which is rich in gluten. Adhesion ability of probiotic microorganism strain Lactobacillus spp. to adhere to the cells of intestinal ephitelial cells in the presence of digestion containing gluten was the aim of the practical part of this thesis. This thesis follows up the bachelor thesis, when the adhesion ability of probiotic strains to adhere to the cells of intestinal ephitelial cells in the presence of non-modified gluten was tested. Tested samples of common pastry roll, baguete, Šumava bread and clean gluten and baked gluten, were digested by standardized in vitro digestion model consisting of oral, gastric and intestinal phase of digestion. Digestion was stoped at the end of intestinal phase by deeply frozing the samples by -80 oC. For determination effect of samples on adhesion ability of chosen lactobacillus strains on Caco-2 cell lines, which was cultivated to full cell difrerentiation in DMEM medium for the period of 7 days, in 5 % CO2 atmosphere at 37 oC. After that, 96 well plate was created where probiotic strains Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus gaserii, Lactobacillus fermentum and digestion were applied. New methodology was set to find out the content of adhered lactobacillus strains with use of staining lactobacilli with fluoscein. After the incubation period microtiter wells were washed and measured at 478/510 nm per fluorescent reader. It was found, that tested amount of digested samples 80 μg was able to completely stop probiotic microorganisms adhesion on cell lines. Lactobacillus fermentum strain adhesion ability was hit hardest. The digestion had negative impact on its own cell model, when cell model was partially or completelly damaged. That damage prevented more accurate results of how probiotic strains were able to adhere to the cell model. However tested probiotic strains were able to adhere to cell model by 20 % in the medium without the presence of digestion. The results suggest that gluten can negatively affect adhesion ability of probiotic strains. Gluten therefore has a negative effect on probiotic strains adhesion ability and at the same time has effect on cell model itself. It is probable, that lower amount of digestion wouldn’t be able to damage cell model.

Klíčová slova

Lepek, Adherence, Střevní model, In vitro, Probiotika

Keywords

Gluten, Adhesion, Gut model, In vitro, Probiotics

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 26. 4. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Ivo Doskočil, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Výživa a potraviny