Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/53495
Type: Tese
Title: Probiogenômica de Lactobacillus delbrueckii CIDCA 133
Authors: Luís Cláudio Lima de Jesus
First Advisor: Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
First Co-advisor: Flávia Figueira Aburjaile
First Referee: Hilário Mantovani
Second Referee: Flaviano dos Santos Martins
Third Referee: Anderson Miyoshi
metadata.dc.contributor.referee4: Ulisses de Pádua Pereira
Abstract: Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis CIDCA 133 é uma bactéria que tem propriedades probióticas e terapêuticas relatadas apenas por estudos in vitro. Não há evidências científicas sobre o potencial probiótico desta linhagem in vivo, assim como quais as proteínas e mecanismos moleculares estariam relacionados aos seus efeitos benéficos e ao seu status de segurança para o consumo. Análises ao nível genômico, associadas com estudos in vitro e in vivo, vêm sendo utilizadas para a caracterização de novos candidatos probiótico, e fornecendo novas perspectivas sobre os principais fatores genéticos e mecanismos moleculares associados às características funcionais e de segurança destes microrganismos. Deste modo, com a abordagem probiogenômica, este estudo caracterizou o perfil probiótico de CIDCA 133 in vivo, utilizando um modelo de inflamação intestinal, e investigou os possíveis genes associados aos efeitos benéficos e de segurança para futuras aplicações probióticas. O estudo in vivo demonstrou que CIDCA 133 é uma potencial linhagem probiótica capaz de melhorar danos inflamatórios histopatológicos na mucosa intestinal induzida pelo agente quimioterápico 5-Fluorouracil. CIDCA 133 apresenta também propriedades imunoestimulatórias capazes de aumentar a expressão gênica de citocinas anti- inflamatórias Il10 e Tgfb1 e inibição de marcadores associados à ativação da via inflamatória NF-κB. Esses efeitos podem estar associados a proteínas secretadas, de membrana/expostas à superfície bacteriana identificadas in silico e ratificados in vivo, no qual foi observado que, mesmo após inativação pelo calor, CIDCA 133 mantém efeitos anti-inflamatórios, demonstrando que esta propriedade pode ser atribuida aos componentes protéicos e não- protéicos presentes na superficie celular. Muitos desses fatores genéticos foram também identificados, por meio de genômica comparativa, em outras linhagens probióticas da espécie, sendo que a proteína PrtB parece ser a candidata alvo responsável pelas propriedades anti-inflamatórias das linhagens probióticas da espécie L. delbrueckii. Os ensaios fenotípicos demonstraram também que CIDCA 133 sobrevive ao estresse ácido, osmótico e térmico. Além disso, esta linhagem apresenta atividade antibacteriana contra bactérias patogênicas, possivelmente por meio de bacteriocinas e produção de ácidos orgânicos como lactato, cujos genes foram identificados in silico. Por outro lado, em relação à segurança, a análise genômica mostrou que CIDCA 133 contém genes associados a virulência, metabólitos tóxicos e resistência a antimicrobianos. No entanto, nenhum desses genes está inserido em regiões de profagos e plasmídeo. Ao nível fenotípico foi observada resistência antimicrobiana de CIDCA 133 aos antibióticos estreptomicina e gentamicina, mas nenhuma atividade hemolítica e degradação da mucina foi exibida pela linhagem. Além disso, nenhum efeito adverso foi observado na análise clínica e histopatológica de camundongos saudáveis após o consumo da linhagem (5 x 10^7 UFC/mL) por 13 dias consecutivos. No geral, os achados do presente trabalho mostram que CIDCA 133 apresenta características funcionais benéficas in vivo e revelou que esta linhagem apresenta determinado nível de segurança para ser explorada para o consumo e futuras aplicações probióticas.
Abstract: Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis CIDCA 133 is a bacterium that has probiotic and therapeutic properties reported only by in vitro studies. There is no scientific evidence about the probiotic potential of this strain in vivo, as well as which proteins and molecular mechanisms would be related to its beneficial effects and its safe status for consumption. Genomic-level analyses, coupled with in vitro and in vivo studies, have been used to characterize new probiotic candidates, and provide new insights into the key genetic factors and molecular mechanisms associated with the functional and safety characteristics of these microorganisms. Thus, with the probiogenomic approach, this study characterized the probiotic profile of CIDCA 133 in vivo, using a model of intestinal inflammation, and investigated the possible genes associated with beneficial and safety effects for future probiotic applications. The in vivo study demonstrated that CIDCA 133 is a potential probiotic strain capable of ameliorating histopathological inflammatory damage in the intestinal mucosa induced by the chemotherapeutic agent 5-Fluorouracil. CIDCA 133 also exhibits immunostimulatory properties capable of increasing gene expression of anti-inflammatory cytokines Il10 and Tgfb1 and inhibition of markers associated with activation of the NF-κB inflammatory pathway. These effects may be associated with secreted, membrane/bacterial surface proteins identified in silico and ratified in vivo, in which it was observed that even after heat inactivation, CIDCA 133 maintains anti-inflammatory effects, demonstrating that this property can be attributed to proteinaceous and non-proteinaceous components present on the cell surface. Many of these genetic factors were also identified, through comparative genomics, in other probiotic strains of the species, and the PrtB protein seems to be the target candidate responsible for the anti-inflammatory properties of the probiotic strains of L. delbrueckii. Phenotypic assays also demonstrated that CIDCA 133 survives acid, osmotic, and heat stress. Furthermore, this strain exhibits antibacterial activity against pathogenic bacteria, possibly through bacteriocins and the production of organic acids such as lactate, whose genes were identified in silico. On the other hand, regarding safety, the genomic analysis showed that CIDCA 133 contains genes associated with virulence, toxic metabolites, and antimicrobial resistance. However, none of these genes is inserted in prophage and plasmid regions. At the phenotypic level, antimicrobial resistance of CIDCA 133 to the antibiotics streptomycin and gentamicin was observed, but no hemolytic activity and mucin degradation was exhibited by the strain. Furthermore, no adverse effects were observed in the clinical and histopathological analysis of healthy mice after consumption of the strain (5 x 10^7 CFU/mL) for 13 consecutive days. Overall, the findings of the present work show that CIDCA 133 exhibits beneficial functional characteristics in vivo and reveals that this strain presents a certain level of safety to be explored for consumption and future probiotic applications.
Subject: Genômica
Probióticos
Imunomodulação
Anti-Infecciosos
Resistência Microbiana a Medicamentos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Genética
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/53495
Issue Date: 28-Jul-2022
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