Porovnání in cellulo modelu pro testování adhesivních vlastností probiotik

Bc. Iveta Ondráčková

Master's thesis

Comparison of in cellulo models for testing of probiotics adhesive properties

Abstract:

Probiotika jsou živé mikroorganismy, které mají pozitivní vliv na zdraví hostitele. Pro maximalizaci možného pozitivního efektu je nezbytné, aby mělo probiotikum dobrou schopnost adherovat na střevní hlen a epiteliální buňky. K hodnocení adheze je nejčastěji využíváno různých in vitro buněčných linií, jako jsou Caco-2, HT29 nebo HT29-MTX. Jedná se o buněčné linie kolorektálního karcinomu, jejichž nevýhodou je to, že mají jiné vlastnosti než zdravé buněčné linie. Dosud je ale pouze minimum výsledků na zdravé buněčné linii střevního epitelu.Cílem této práce bylo stanovit adhezi Lactobacilus plantarum, L. gasseri, L. rhamnosus a L. reuteri na různých buněčných liniích střevního epitelu. Adheze laktobacilů byla stanovena pomocí buněčné linie Caco-2, HT29, HT29-MTX a směsných kultur Caco-2/HT29-MTX a Caco-2/HT29. Zároveň byly laktobacily testovány také pomocí zdravé buněčné linie tenkého (FHS 74Int.) a tlustého (CCD 841Con) střeva. Následně byly pro stanovení % adheze použity standartní kultivační metody využívající ROGOSA agar s kultivací 72 h.Na buněčnou linii HT29 laktobacily adherovaly okolo 68 % a rozdíly mezi druhy nebyly patrné. Obdobně tomu bylo i u buněčné linie HT29-MTX (77 %). Při porovnání těchto dvou modelů bylo zjištěno, že 3 ze 4 testovaných laktobacilů lépe adherují na buněčnou linii HT29-MTX, tudíž hypotézu, že je buněčná linie HT29 vhodnější než HT29-MTX produkující MUC5, nelze potvrdit. Nejvyšší hodnoty adheze byly zjištěny u buněčné linie Caco-2, kdy nejvýrazněji adheroval L. plantarum (94,3 %) a naopak nejméně L. rhamnosus (66,5 %). Dále bylo zjištěno, že rozdíly mezi směsnými kulturami s produkcí mucinu (Caco-2/HT29-MTX) a bez ní (Caco-2/HT29) nejsou patrné. Adheze se v průměru lišila pouze o 3 %. Obdobně vysokých hodnot adheze bylo dosaženo i u zdravé buněčné linie tenkého střeva (FHS 74Int.), kdy se průměrná adheze pohybovala okolo 77 %. Naproti tomu buněčná linie CCD 841Con není vhodná pro stanovení adheze probiotik. V průběhu kultivace nebyla schopná vytvořit odpovídající buněčný model.Z dosažených výsledků není patrný výrazný rozdíl mezi hodnotami adheze na jednotlivé buněčné modely. Z hlediska kultivačních požadavků jsou tedy buněčné modely založené na kolorektálních karcinomech vhodnější než normální zdravé buňky.

Abstract:

Probiotics are living microorganisms that have a positive effect on the health of the host. To maximize the possible positive effect, it is essential that the probiotic has a good ability to adhere to intestinal mucus and epithelial cells. Various in vitro cell lines, such as Caco-2, HT29 or HT29-MTX, are most commonly used to assess adhesion. These are colorectal cancer cell lines, the disadvantage of which is that they have different properties than healthy cell lines. So far, however, there is only a minimum of results on a healthy intestinal epithelial cell line.The aim of this thesis was to determine the adhesion of Lactobacilus plantarum, L. gasseri, L. rhamnosus and L. reuteri on different cell lines of the intestinal epithelium. Lactobacillus adhesion was determined using the Caco-2, HT29, HT29-MTX cell line and mixed cultures Caco-2 / HT29-MTX and Caco-2 / HT29. At the same time, lactobacilli were also tested using a healthy small intestine (FHS 74Int.) and large intestine (CCD 841Con) cell line. Subsequently, standard culture methods using ROGOSA agar with a culture of 72 h were used to determine the % adhesion.On the HT29 cell line, lactobacilli adhered to about 68 % and no differences between strains were seen. The situation was similar for the HT29-MTX cell line (77 %). Comparing the two models, it was found that 3 of the 4 lactobacilli tested adhered better to the HT29-MTX cell line, so the hypothesis that the HT29 cell line is more suitable than the MUC5-producing HT29-MTX cannot be confirmed. The highest values of adhesion were found in the cell line Caco-2, where L. plantarum adhered the most (94.3 %) and L. rhamnosus the least (66.5 %). Furthermore, it was found that the differences between mixed cultures with (Caco-2/HT29-MTX) and without mucin production (Caco-2 / HT29) are not apparent. Adhesion differed on average by only 3 %. Similarly high values of adhesion were achieved in a healthy small intestinal cell line (FHS 74Int.), where the average adhesion was around 77 %. In contrast, the CCD 841Con cell line is not suitable for determining probiotic adhesion. During the culture, it was not able to create a suitable cell model.The achieved results do not show a significant difference between the values of adhesion to individual cell models. Thus, in terms of culture requirements, cell models based on colorectal cancers are more suitable than normal healthy cells.

Keywords

adheze, probiotika, HT29, HT29-MTX, CCD 841Con

Keywords

adhesion, probiotics, HT29, HT29-MTX, CCD 841Con

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