Vliv rostlinných alkaloidů na střevní mikrobiom

Bc. Martina Lorková

Master's thesis

Effect of plant alkaloids on intestinal microbiome

Abstract:

Alkaloidy amarylkovitých rostlin jsou sloučeniny, které patří do velké skupiny izochinolinových alkaloidů. V posledních letech se cení především jejich antiproliferační aktivity a selektivity vůči nádorově změněným buněčným liniím. Někteří zástupci této skupiny, včetně lykorinu a haemanthaminu, vykazují cytotoxické účinky na buněčné linie kolorektálního karcinomu. Málo se ví však o tom, jak tyto alkaloidy působí na střevní mikrobiom a jak ho ovlivňují během léčby využívající cytostatika.V této práci jsme testovali in vitro adherenci dvou bakteriálních druhů. Jednalo se o Lactobacillus gasseri a Lactobacillus plantarum. V obou případech jsme zjišťovali, jaká bude jejich adherence na buňky kolorektálního karcinomu Caco–2 a HT29 společně s vybranými alkaloidy. Tato buněčná směs je kultivována minimálně 14 dní při 37 °C a 5 % CO2. Při vlastním testu k nim byly přidány lykorin a haemanthamin v koncentracích 2; 1; a 0,5 µM/ml a vinorelbin v 0,5 a 0,05 µM/ml. K buněčnému modelu byly po 14 dnech přidány alkaloidy s vybraným druhem laktobacilů 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.Výsledky naznačují, že alkaloidy adherenci převážně snižovaly. Pouze v ojedinělých případech došlo k jejímu navýšení, a to v případě haemanthaminu při působení na L. gasseri v koncentraci 0,5 µM/ml a při působení na L. plantarum v 2; 1 µM/ml. U vinorelbinu to bylo pouze na L. gasseri a v koncentraci 0,5 µM/ml. Lykorin adhezi pouze snižoval. Co se týče rozdílů mezi jednotlivými druhy laktobacilů, adherence L. gasseri byla více ovlivňována lykorinem a haemanthaminem než adherence L. plantarum. Po statistickém zhodnocení se ukázalo, že rozdíl v adherencích byl statisticky nevýznamný (p <0,05).Z výsledků je patrné, že testované alkaloidy mají jen minimální účinek na adherenci laktobacilů. To je pravděpodobně zapříčiněno cytostatickým účinkem na buněčné linie. Nicméně, bylo by vhodné, aby se interakce mezi cytostatiky a probiotiky v budoucnu zcela objasnila.

Abstract:

Alkaloids of amaryllis plants are compounds belonging to a large group of isoquinoline alkaloids. In recent years, they have been particularly appreciated for their antiproliferative activity and selectivity for tumour-modified cell lines. Some representatives of this group, including lycorine and haemantamine, exhibit cytotoxic effects on colorectal cancer cell lines. However, little is known about how these alkaloids act on the intestinal microbes and how they affect it during treatment using cytostatics. This work included in vitro adherence tests of two bacterial species. These were Lactobacillus gasseri a Lactobacillus plantarum. In both cases, we investigated their adherence to Caco–2 and HT29 colorectal carcinoma cells. This cell mixture is cultured for at least 14 days at 37 °C and 5 % CO2. In their own test, lycorine and haemantamine were added thereto at concentrations of 2; 1; and 0.5 µM/ml and vinorelbine at 0.5 and 0.05 µM/ml. After 14 days, the alkaloids with the selected lactobacilli strain were added to the cell model for 2 hours. After this incubation, cells were harvested with 1% TRITON and subsequently dissolved in phosphate buffer. The suspension thus prepared is pipetted into a Petri dish and passed through ROGOSA agar. Petri dishes we are allowed to incubate for 72 hours followed by counting colonies.The results indicate that alkaloids mostly reduced adherence. Only in rare cases did it increase, in the case of haemantamine when it acted on L. Gasseri at a concentration of 0.5 µM/ml and on L. plantarum at a concentration of 2.1 µM/ml. For vinorelbine, this only happened for L. Gasseri at a concentration of 0.5 µM/ml. Lycorine only reduced adhesion. Regarding the differences between the different lactobacilli, the adherence of L. Gasseri was more influenced by lycorine and haemantamine than it was found in L. plantarum adherence. After statistical evaluation, the difference in adherence was found to be statistically insignificant (p <0.05).From the results, it is clear, that the tested alkaloids have only minimal effect on lactobacilli adherence. This is probably due to the cytostatic effect on cell lines. Nevertheless, in the future would be merited to clarify this interaction between cytostatics and probiotics.

Keywords

alkaloidy, adheze, lykorin, probiotika, Amaryllidaceae

Keywords

adhesion, lycorine, probiotics, Amaryllidaceae, alkaloids

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2019

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