Vliv mykotoxinů na adhezi probiotických mikroorganismů

Bc. Aneta Horáková

Master's thesis

The effect of mycotoxins on the adhesion of probiotic microorganisms

Abstract:

V současné době jsou mykotoxiny řazeny mezi jedny z hlavních kontaminantů, které se vyskytují napříč potravinami po celém světe. Je již prokázán jejich negativní vliv na lidský organismus v podobě mutagenity, teratogenity nebo karcinogenity a také jejich výskyt v různých potravinových komoditách. Málo informací je však známo ohledně jejich působení na střevní mikrobiom, a zejména o jejich vlivu na adhezi probiotických bakterií, které se mohou využívat jako případná aditiva v různých potravinových komoditách za účelem snížení kontaminace různými mykotoxiny. Adheze je navíc důležitou vlastností, která hraje klíčovou roli pro vlastní kolonizaci GITu probiotiky a jejich následného zdravotního benefitu pro hostitele v podobě stimulace střevní bariéry, metabolické funkce nebo ochranné funkce proti enteropatogenům prostřednictvím různých mechanismů.Cílem této diplomové práce bylo otestovat, zda mykotoxiny rodu Alternaria – alternariol (AOH) a alternariol monomethyl ether (AME), které jsou běžně detekovány v řadě potravinových komodit (ovoce, zelenina, obiloviny), mohou ovlivnit adherenční vlastnosti vybraných probiotických bakterií rodu Lactobacillus (L. gasseri a L. plantarum). K testování adheze byly využity in vitro buněčné linie HT29 a Caco-2, které byly pěstovány do plné diferenciace buněk s následným přidáním jednotlivých probiotik a testovaných látek na dobu 2 hodin. Po inkubaci byly buňky promyty, sklizeny pomocí 1% TRITONU a rozpuštěny ve fosfátovém pufru. Následná kultivace bakterií probíhala na Petriho miskách na ROGOSA agaru po dobu 72 h. Ze zjištěných hodnot bylo posléze stanoveno % adheze.Vliv alternariových mykotoxinů na adhezi probiotik byl prokázán na buněčné linii HT29 u L. gasseri, kde 10 µg/ml AOH snížil adhezi o 16,72 % a AME o 13,85 % v porovnání s neošetřenou kontrolou. Naopak u buněčné linie Caco-2 se adheze L. gasseri po přidání 5 µg/ml AME zvýšila o 7,69 % v porovnání s kontrolou. Tím byla i potvrzena naše hypotéza, která říká, že mykotoxiny rodu Alternaria (AOH a AME) mají vliv na adhezi probiotických mikroorganismů v trávicím traktu hostitele, v našem případě probiotického rodu Lactobacillus.Na základě výsledků tedy vyplývá, že mykotoxiny rodu Alternaria ovlivnily adherenční vlastnosti probiotického rodu Lactobacillus, a to způsobem jejich snížení, a naopak i zvýšení. V testech je však třeba dále pokračovat, zejména s ohledem na možné interakce probiotik s mykotoxiny přímo v kontaminovaných potravinách a další možné účinky mykotoxinů na celkovou diverzitu a stabilitu gastrointestinální mikrobioty.

Abstract:

Currently, mycotoxins are found as one of the main contaminants across food around the world. Their negative effect on the human body in the form of mutagenicity, teratogenicity or carcinogenicity has been proven as well as their occurrence in various food commodities. However, little information is known about their effect on the intestinal microbiome and mainly their effect on the adhesion of probiotic bacteria, which can be used as potential additives in various food commodities to reduce contamination by various mycotoxins. In addition, adhesion is an important property that plays a key role in the actual colonization of probiotic GITs and their subsequent health benefit to the host in the form of stimulation of the intestinal barrier, metabolic function or protective function against enteropathogens through various mechanisms.The aim of this diploma thesis was to test whether mycotoxins of the genus Alternaria – alternariol (AOH) and alternariol monomethyl ether (AME), which are commonly detected in many food commodities (fruits, vegetables, cereals), can affect the adherent properties of selected probiotic bacteria of the genus Lactobacillus (L. gasseri and L. plantarum). In vitro cell lines HT29 and Caco-2 were used to test adhesion, which were grown to full cell differentiation followed by the addition of individual probiotics and tested substances for 2 hours. After incubation, cells were washed, harvested with 1% TRITON and dissolved in phosphate buffer. Subsequent cultivation of the bacteria took place on Petri dishes on ROGOSA agar for 72 hours. The % adhesion was determined from the determined values afterwards.The effect of alternaria mycotoxins on the adhesion of probiotics has been demonstrated in a cell line HT29 in L. gasseri, where 10 µg/ml AOH reduced adhesion by 16,72 % and AME by 13,85 % compared to untreated control. In contrast, in the Caco-2 cell line, the adhesion of L. gasseri increased by 7,69 % compared to the control after the addition of 5 µg/ml AME. This confirmed our hypothesis that mycotoxins of the genus Alternaria (AOH and AME) affect the adhesion of probiotic microorganisms in the digestive tract of the host, in our case the probiotic genus Lactobacillus.It arises from the results that mycotoxins of the genus Alternaria affected the adherence properties of the probiotic genus Lactobacillus, in the way of their reduction and conversely their increase. However, tests need to be continued, especially with regard to possible interactions of probiotics with mycotoxins directly in contaminated foods and other possible effects of mycotoxins on the overall diversity and stability of the gastrointestinal microbiots.

Keywords

mykotoxiny, Alternaria, probiotika, dekontaminace, potraviny

Keywords

decontamination, food, probiotics, Alternaria, mycotoxins

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Ivo Doskočil, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Nutrition and Foodstuffs / Nutrition and Foodstuffs