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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.9.2020.tde-26072021-160413
Documento
Autor
Nombre completo
Carolina Battistini
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2020
Director
Tribunal
Saad, Susana Marta Isay (Presidente)
Franco, Bernadette Dora Gombossy de Melo
Sun, Jun
Vivolo, Sandra Roberta Gouvea Ferreira
Título en portugués
Potencial probiótico de leite fermentado com Lactobacillus paracasei subsp. paracasei F19 e Streptococcus thermophilus TH-4: impacto da suplementação com bagaço de malte e influência sobre o receptor de vitamina D in vivo
Palabras clave en portugués
BSG
Fermented milk
Inflammation
Nuclear receptor
Probiotic
VDR
Vitamin D
Resumen en portugués
Dentre os diversos benefícios à saúde relacionados ao consumo de probióticos, destacam-se a melhora da função de barreira intestinal, produção de ácidos graxos de cadeia curta, redução da resposta pró-inflamatória, modulação da microbiota intestinal, entre outros. No entanto, estes efeitos dependem da cepa empregada, da matriz de administração e da genética do hospedeiro, fatores importantes que devem ser levados em consideração na prescrição ou indicação de tratamentos. Alguns estudos sugeriram que o potencial anti-inflamatório dos probióticos parece ser regulado pelo receptor da vitamina D (VDR), que, além de mediar as funções da vitamina D, também atua como fator de transcrição associado à autofagia, função de barreira intestinal e respostas imunológicas. Entretanto, este é um tópico ainda pouco explorado e nenhum estudo avaliou a administração de probióticos em uma matriz alimentar na resposta anti-inflamatória relacionada ao VDR. Sendo assim, o presente trabalho avaliou o impacto da suplementação de leite fermentado (FM - fermented milk) com bagaço de malte de cevada (BSG) na sobrevivência de cepas potencialmente probióticas após a exposição a condições gastrointestinais (GI) simuladas in vitro. Adicionalmente, o efeito do FM probiótico na resposta inflamatória relacionada às funções do VDR foi avaliado por meio de um ensaio in vivo, empregando um modelo de colite induzida por DSS (dextrano sulfato de sódio). Este trabalho foi dividido em três etapas: I) Seleção de uma co-cultura composta por uma cepa probiótica e uma cepa starter para aplicação em FM probiótico; II) Avaliação da viabilidade dos microrganismos no FM ao longo do armazenamento e sua resistência às condições GI simuladas in vitro; III) Estudo do impacto do FM probiótico na expressão do VDR e em biomarcadores inflamatórios in vivo. Foram avaliadas 10 cepas probióticas (Lactobacillus (L. ) acidophilus LA 5, L. fermentum PCC, L. reuteri RC-14, L. paracasei subsp. paracasei L. casei 431, L. paracasei subsp. paracasei F19, L. rhamnosus GR-1, L. rhamnosus LGG, Bifidobacterium (B.) animalis subsp. lactis BB-12, B. longum BB-46 e B. longum subsp. infantis BB-02) e 2 cepas starter Streptococcus thermophilus (TH-4 e STM-6). As culturas L. paracasei subsp. paracasei F19 e S. thermophilus TH-4 apresentaram os resultados mais promissores nos ensaios de fermentabilidade do BSG e, portanto, foram selecionadas para a produção do FM probiótico. No total, foram avaliadas quatro formulações: FM1 (TH-4); FM2 (TH-4 + BSG); FM3 (TH-4 + F19); FM4 (TH-4 + F19 + BSG). Em relação a viabilidade dos microrganismos, todas as formulações apresentaram populações acima de 10 log UFC por porção diária de 200 mL de FM durante os 28 dias de armazenamento a 4 °C. Além disso, estimamos que cerca de 10 log UFC de TH-4 e 8 log UFC de F19 poderiam chegar viáveis ao colón e possivelmente conferir benefícios à saúde. A co-cultura com F19 e/ou a adição de BSG aumentou a resistência do TH-4 ao estresse GI simulado in vitro, mostrando um potencial promissor do TH-4 como cultura starter e probiótica. Os experimentos com animais foram realizados com camundongos C57BL/7 wild-type (WT) e VDR knockout, em um modelo de colite induzida por DSS. PBS, leite ou FM foram administrados diariamente por 7 dias via gavagem oral e o tratamento com DSS (5% na água do bebedouro) foi iniciado 24 h após a primeira dose. O FM probiótico foi capaz de aumentar a expressão do VDR nos camundongos WT, enquanto reduziu o nível de IL-6. Por outro lado, em camundongos VDRKO, o FM probiótico agravou a inflamação, aumentando o nível dos marcadores inflamatórios IL-6 e lipocalina-2. Os resultados obtidos corroboram com a hipótese de que o efeito anti-inflamatório dos probióticos são regulados pelo VDR, contribuindo para o entendimento dos mecanismos pelos quais os probióticos exercem seus benefícios à saúde, fornecendo ferramentas para uma recomendação de tratamento mais assertiva e segura.
Título en inglés
Probiotic potential of fermented milk with Lactobacillus paracasei subsp. paracasei F19 and Streptococcus thermophilus TH-4: impact of BSG supplementation and influence on the vitamin D receptor in vivo
Palabras clave en inglés
BSG
Fermented milk
Inflammation
Nuclear receptor
Probiotic
VDR
Vitamin D
Resumen en inglés
Several health benefits are related to probiotic consumption, such as improvement of the gut barrier function, production of short-chain fatty acids, reduction of pro-inflammatory response, gut microbiota modulation, among others. However, these effects depend on the strain employed, the matrix of administration, and host genetics, which are important factors that should be taken into consideration when prescribing or indicating probiotic treatments. Previous studies suggested that the anti-inflammatory potential of probiotics seemed to be regulated by the vitamin D receptor (VDR), which, in addition to vitamin D functions, is a transcription factor associated with autophagy, gut barrier function, and immune responses. Nevertheless, this is a new subject that has hardly been explored and, to the best of our knowledge, the influence of the food matrix on the VDR-related anti-inflammatory potential of probiotics has not been studied yet. Therefore, the present study evaluated the impact of the supplementation of probiotic fermented milk (FM) with brewer's spent grain (BSG) on the survival of potentially probiotic strains after the exposure to in vitro-simulated gastrointestinal (GI) conditions. In addition, the effect of probiotic FM on the VDR-related inflammatory response was studied, employing an in vivo DSS (dextran sulfate sodium) colitis model. This study was divided into three steps: I) Selection of a co-culture of one probiotic and one starter strains for the application in probiotic FM; II) Evaluation of the viability of the microorganisms in the FM throughout storage, and their resistance to in vitro-simulated GI conditions; III) Study of the impact of probiotic FM on the VDR expression and inflammation biomarkers in vivo. Ten probiotic strains (Lactobacillus (L.) acidophilus LA-5, L. fermentum PCC, L. reuteri RC-14, L. paracasei subsp. paracasei L. casei 431, L. paracasei subsp. paracasei F19, L. rhamnosus GR-1, L. rhamnosus LGG, Bifidobacterium (B.) animalis subsp. lactis BB-12, B. longum BB-46, and B. longum subsp. infantis BB-02) and two starter strains Streptococcus thermophilus (TH-4 and STM-6) were evaluated. The cultures L. paracasei subsp. paracasei F19 and S. thermophilus TH-4 showed the most promising results regarding the fermentability of BSG. Thus, they were selected for the probiotic FM production. In total, four FM formulations were evaluated: FM1 (TH-4); FM2 (TH-4 + BSG); FM3 (TH-4 + F19); FM4 TH-4 + F19 + BSG). All formulations showed populations above 10 log CFU per daily portion of 200 mL of FM up to 28 days of storage at 4 °C. Moreover, we could estimate that around 10 log CFU of TH-4 and 8 log CFU of F19 may reach the colon viable, and possibly confer health benefits. The co-culture with F19 and/or the addition of BSG improved the resistance of TH-4 to in vitro GI stress, showing a promising potential of TH-4 to be employed both as a starter and as a probiotic culture. The animal experiments were performed with wild-type (WT) and VDR knockout C57BL/7 mice, employing a DSS colitis model. PBS, milk, or FM were administrated daily for 7 days by oral gavage and the DSS treatment (5% in drinking water) started 24 h after the first dose. The probiotic FM promoted an increase in the VDR expression in WT mice, while reduced the IL-6 level. On the other hand, in VDRKO mice, the probiotic FM worsened the inflammatory response, increasing the levels of the inflammation markers IL-6 and fecal lipocalin-2. These results corroborate with the hypothesis that the anti-inflammatory effects of probiotics are regulated by the VDR, contributing to the elucidation of the mechanisms by which probiotics exert their health benefits, providing tools to a more assertive and safe treatment recommendation.
 
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Fecha de Liberación
2023-07-26
Fecha de Publicación
2021-08-05
 
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