Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/51281
Type: Dissertação
Title: Avaliação do efeito anti-inflamatório de linhagens de Lactococcus lactis pEXU:gdf11 em um modelo murino de mucosite intestinal induzida por 5-fluorouracil
Authors: Monique Ferrary Américo
First Advisor: Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
First Co-advisor: Rodrigo Dias de Oliveira Carvalho
First Referee: Anderson Miyoshi
Second Referee: Álvaro Cantini Nunes
Abstract: As bactérias láticas são as maiores representantes dos organismos probióticos e a sua utilização como organismos geneticamente modificados é demostrada por diversos estudos com abordagens promissoras, sobretudo no tratamento de doenças inflamatórias intestinais. A bactéria lática modelo Lactococccus lactis dispõe de diversas ferramentas para sua modificação genética, como sistemas de expressão de proteínas heterólogas e plasmídeos vacinais, e apresenta vantagens no uso terapêutico para entrega de biomoléculas em tecidos-alvo, principalmente em mucosas, devido a muitas cepas possuírem propriedades probióticas e serem consideradas seguras para consumo humano. A mucosite intestinal induzida pelo quimioterápico 5-fluorouracil (5-FU) é um efeito colateral bastante reportado em pacientes que passam pelo tratamento quimioterápico, podendo se manifestar nas diferentes porções do Trato Gastrointestinal (TGI). O intestino delgado é bastante afetado pelo antineoplásico, cujo principal mecanismo de ação é a inibição da síntese de DNA e RNA, impedindo a divisão celular e levando à apoptose de células malignas e saudáveis. Além da morte de muitas células epiteliais, a mucosite intestinal é caracterizada pelo aparecimento de Espécies Reativas de Oxigênio (ROS) e citocinas da resposta pró-inflamatória, que intensificam as lesões teciduais sobre a mucosa e promovem disfunções da microbiota comensal. Não há cura para a mucosite intestinal, mas abordagens terapêuticas e preventivas têm sido alvo de estudos. Na busca por moléculas recombinantes com potencial terapêutico, estudos reportam a proteína GDF11 com um papel anti-inflamatório em diversos modelos testados, como artrite reumatoide, psoríase e Colite Ulcerativa. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo a avaliação do efeito anti inflamatório da proteína recombinante GDF11 utilizando linhagens de L. lactis como veículos de entrega em um modelo de mucosite intestinal induzida por 5-FU. Para isso, a sequência codificante de GDF11 foi clonada no vetor de expressão eucariótica pEXU e transformada nas linhagens L. lactis subsp. lactis NCDO 2118 e L. lactis subsp. cremoris MG1363. Posteriormente, camundongos BALB/c machos (n=7) receberam as linhagens recombinantes (109 UFC/mL) por gavagem durante 13 dias, e ao décimo dia receberam uma injeção intraperitoneal de 5-FU. 72 horas depois, os animais foram eutanasiados e o íleo foi coletado para análises histolopatológicas, avaliação do infiltrado inflamatório e expressão de genes da resposta inflamatória. Além disso, o peso corporal e o consumo de água e ração foram avaliados diariamente. A administração de L. lactis pEXU:gdf11 não reduziu a perda de peso e não teve efeito sobre o consumo de ração e de água observada nos animais inflamados. Entretanto, a análise de escore histopatológico revelou um efeito atenuante da linhagem L. lactis NCDO 2118 pEXU:gdf11 sobre a mucosite intestinal, e este efeito também foi observado sobre o infiltrado inflamatório, com redução da atividade da enzima mieloperoxidase (MPO). Não foram observados nenhum efeito das linhagens sobre o encurtamento de vilosidades e de criptas nos animais inflamados. A análise de expressão gênica revelou redução de níveis dos genes das vias inflamatórias Nfkb e Nlrp3 pelas duas linhagens de L. lactis pEXU:gdf11, enquanto que níveis de Tnf não foram reduzidos. Observou-se também aumento de Il10 nos grupos que receberam L. lactis pEXU:gdf11. Por fim, os achados deste trabalho demonstraram que a entrega de molélulas de DNA codificando a proteína do GDF11 por ambas linhagens de L. lactis foi capaz de regular a expressão genes com papel inflamatório na patobiologia da mucosite intestinal, e somente a linhagem NCDO 2118 pEXU:gdf11 teve efeito atenuante sobre as lesões teciduais da mucosite intestinal induzida por 5-FU. Dessa forma, a utilização desta linhagem recombinante representa uma potencial alternativa terapêutica para a mucosite intestinal.
Abstract: Lactic Acid Bacteria (LAB) are the main representative species of the probiotic microorganisms and their use as Genetic Modified Organisms (GMO) has been demonstrated through several studies showing promising approaches, especially for the treatment of inflammatory diseases of the Gastrointestinal Tract (GIT). The LAB model Lactococcus lactis displays a myriad of recombinant genetic tools, such as heterologous expression systems and shuttle vectors, therefore presenting great advantages on the development of novel therapies based on the delivery of molecular targets in situ, especially to the mucosa. Moreover, some strains present probiotic properties and are Generally Recognized as Safe (GRAS). Mucositis is an inflammatory process of the GIT induced by chemotherapeutic agent 5-fluorouracil (5-FU) as a side effect often reported in chemotherapy patients. The small bowel is heavily affected by 5- FU, whose main mechanism of action occurs through blocking DNA and RNA synthesis, hence, inhibiting cell proliferation and leading to apoptosis of both malignant and healthy cells. Besides cell death, intestinal mucositis is characterized by a pro-inflammatory response that leads to generation of Reactive Oxygen Species (ROS) and activation of pro-inflammatory cytokines, that, in turn, will exacerbate mucosal damage and dysfunction of the gut microbiota. Currently, there is no cure available for mucositis, although novel alternative therapeutic and preventive approaches have been glimpsed. In the search for recombinant molecular targets with anti-inflammatory potential, the GDF11 protein has been reported by previous pre-clinical studies as a promising candidate for the treatment of other inflammatory conditions such as rheumatoid arthritis, psoriasis and Ulcerative Colitis. In this context, this work aimed at investigating the anti-inflammatory effects of GDF11 protein-coded DNA molecules delivered by L. lactis strains as in a murine intestinal mucositis model induced by 5-FU. To achieve that, the coding sequence of GDF11 was cloned to eukaryotic expression vector pEXU and transformed into strains L. lactis subps. lactis NCDO 2118 and L. lactis subsp. cremoris MG1363. Then, BALB/c male mice (n=7) received recombinant strains via gavage in a daily rationale during 13 days. On day 10, mice were given an intraperitoneal injection of 5-FU and 72 hours later, animals were euthanized and the ileum was sampled to perform histological analysis, evaluation of inflammatory infiltrate and evaluation of expression of inflammatory markers. Besides, body weight and food and water intake were daily assessed. Administration of recombinant strains of L. lactis pEXU:gdf11 showed no effect on food and water intake as well as no prevention of body weight loss on animals that received 5-FU. However, mice receiving L. lactis NCDO 2118 pEXU:gdf11 showed significant attenuation of histopathological damage specially in reduction of inflammatory infiltrate, despite no effect was seen on villus and crypt depth shortening. Gene expression analysis revealed the administration of both recombinant lactococci strains decreased the inflammatory response via Nlrp3 and NfkB down-regulation, while no decrease was observed in Tnf expression levels. Moreover, an increase of Il10 levels was also observed on the same groups. Therefore, this study concludes that GDF11 delivered by L. lactis is able to down-regulate mucositis immune responses. However, only the recombinant strain L. lactis NCDO 2118 pEXU:gdf11 was capable of attenuating intestinal damage induced by 5-FU. Hence, this recombinant strain could be a potential therapeutic alternative for intestinal mucositis.
Subject: Genética
Mucosite
Inflamação
Fluoruracila
Proteínas recombinantes
Lactococcus lactis
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Genética
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/51281
Issue Date: 30-Jun-2022
metadata.dc.description.embargo: 30-Jun-2024
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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