Adherence mikroorganismů v modelu střevního epitelu

Bc. Helena Mišurová

Master's thesis

Adherence of microorganisms in the epithelial model

Abstract:

Schopnost mikrobiómu adherovat na střevní epitel je jednou ze základních a nejcennějších vlastností, které probiotika mají. Tato vlastnost může být ovlivneň různými složkami stravy, mezi které patří také fenolové sloučeniny. Fenolové sloučeniny mají antioxidační vlastnosti, jsou schopné vyvazovat volné radikály a tím působit preventivně v celé řadě onemocnění jako jsou nádorová onemocnění, chronické záněty, srdeční choroby, neurodegenerativní onemocnění, Kronova choroba nebo ulcerativní kolitida. Mechanizmus účinků těchto fenolových sloučenin je však předmětem zájmu celé řady vědeckých skupin a to včetně jejich vlivu na střevní mikrobiom, zejména však na probiotické kmeny Lactobacillus spp. a Bifidobakterium spp.Ahederenční vlastnosti probiotik je možné testovat pomocí in vitro metody využívající směsnou buněčnou kulturu Caco-2 a HT29-MTX, kdy se jejich pomocí simuluje lidské střevo s produkcí mucinu. Tato buněčná směs je kultivována minimálně 14 dní při 37 ◦C a 5 % CO2, než vytvoří mikroklky. Nejprve bylo pomocí testu cytotoxicity, využívající tetrazoliovou sůl MTT, stanoveno bezpečné množství resveratrolu na buněčný model. K buněčnému modelu po 14 dnech byl přiidán resveratrol s vybraným kmenem laktobacila na dobu 2 hodin. Po této inkubaci byly buňky sklizeny pomocí 1% TRITONU a následně rozpuštěny ve fosfátovém pufru. Takto připravená suspenze je pipetována na Petriho misku a přelita ROGOSA agarem. Petriho misky se nechaly inkubovat 72 hodin s následným spočítáním kolonií.Z testu cytotoxicity byla stanovena nejvyšší bezpečná koncentrace resveratrolu, kdy bylo IC50 13,60 ± 0,16 μg/ml a IC10 3,56 ± 0,36 μ/ml. Celkově dále byly testovány 2 kmeny laktobacilu ̊ a to Lactobacillus fermentum a Laktobacillus plantarum. Ani jeden kmen s resveratrolem statisticky významně nezvedel adhezi. Naopak u Lactobacillus plantarum se schopnost adheze pˇri koncentracích resveratrolu 1,12–4,5 μg/ml snížila o 3,0–3,5 %.Z výsledkuů je patrné, že resveratrol nemá pozitivní účinky na adherenční vlastnosti laktobaciluů a nelze říci, že by se jeho konzumací zvyšoval celkový počet námi testovaných kmenů ve střevním mikrobiomu.

Abstract:

The ability of the microbioma to adhere to the intestinal epithelium is one of the basic and most valuable properties of probiotics. The capability of it can be affected by various dietary ingredients, including phenolic compounds. Phenols for their antioxidant properties including the ability of binding free radicals and preventively acting in a variety of diseases such as cancer, chronic inflammation, heart disease, neurodegenerative disease, Kron’s disease or ulcerative colitis. However, the mechanism of action of these phenolic compounds bring the attention to a wide range of scientific groups, including their effects on intestinal microbes, especially on probiotic strains of Lactobacillus spp. and Bifidobacterium spp.The ahedhetic properties of probiotics can be tested by an in vitro method, which is using the Caco-2 and HT29-MTX mixed cell cultures to simulate the human intestine with mucin production. This cell mixture has to be cultured for at least 14 days at 37 ◦C and 5 % CO2 before they create mikrols. At first the Cytotoxicity experiments have to utilized MTT tetrazolium salt to determine a safe amount of resveratrol to the cellular model. A resveratrol with a selected lactobacillus strains was added to the cell model after 14 days for 2h. After this incubation period, the cells have to be harvested with 1% TRITON and subsequently dissolved in phosphate buffer. The suspension thus prepared is pipetted into a petri dish and poured over ROGOSA agar. Petri dishes were incubated for 72h followed by counting the colonies.The highest safe resveratrol concentration was determined from the cytotoxicity experiment where the IC50 was 13.60 ± 0.16 μm/ml and IC10 was 3.56 ± 0.36 μg/ml. At the end, 2 strains of lactobacilli — Lactobacillus fermentum and Lactobacillus plantarum were tested. Neither of the strains with resveratrol detected adhesion in any statistical importance. However the Lacto- bacillus plantarum reduced it by 3.00–3.50 % at resveratrol concentrations of 1.12–4.50 μg/ml.It can be seen that the results show that reveratrol does not have a positive effect on the adherence function of lactobacilli, and it can not be said that its consumption would increase the total number of strains tested in the intestinal microbe.

Keywords

probiotika, model trávicí soustavy, fenolové sloučeniny, model střevního epitelu, trávicí soustava člověka

Keywords

intestinal epithelium model, digestive system model, human digestive system, phenolic compounds, probiotiks

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2018

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