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Type: Tese
Title: Aplicação bioterapêutica de Lactobacillus delbrueckii CIDCA 133 selvagem e recombinante (pExu:hsp65) em modelo murino de mucosite intestinal
Authors: Fernanda Alvarenga Lima Barroso
First Advisor: Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
First Co-advisor: Luís Cláudio Lima de Jesus
Abstract: A mucosite intestinal é uma inflamação da mucosa intestinal que ocorre frequentemente em pacientes sob tratamento com drogas anticâncer, como o 5-Fluorouracil (5-FU). Por ser um sério problema na clínica médica, tem crescido a busca por estratégias terapêuticas que visem minimizar este efeito colateral. Microrganismos probióticos são considerados uma promissora abordagem para esta finalidade, devido às suas propriedades anti-inflamatórias. Como forma de potencializar os efeitos benéficos destes microrganismos, ferramentas de biotecnologia e biologia molecular têm sido desenvolvidas e aprimoradas para a construção de linhagens probióticas recombinantes capazes de produzir e entregar biomoléculas terapêuticas às superfícies de mucosa do hospedeiro. Nesse contexto, a proteína de choque térmico 65 kDa (Hsp65) de Mycobacterium leprae produzida por bactérias probióticas vem apresentando boas características imunomoduladoras. Assim, este trabalho avaliou os mecanismos moleculares envolvidos com o efeito enteroprotetor de Lactobacillus delbrueckii CIDCA 133 selvagem e recombinante (pExu:hsp65) em modelo de mucosite intestinal induzida pelo quimioterápico 5- FU (300mg/Kg). Os principais resultados obtidos revelaram que a administração oral de CIDCA 133 selvagem atenua os danos epiteliais e inflamatórios induzido por 5-FU por meio da prevenção do infiltrado de células inflamatórias, redução da expressão gênica de marcadores envolvidos na ativação da via de sinalização de NF-κB (Tlr2, Tlr4, Nfkb1, Tnf, Il6, Il12 e Il1b) e regulação positiva da expressão da citocina imunoregulatória Il10. Além disso, os efeitos benéficos da linhagem podem ser atribuídos à sua capacidade em aumentar a expressão gênica de marcadores envolvidos na barreira epitelial, como a mucina 2 e as proteínas de junção firme (ocludina, claudina 2, zonulina e JAM), colaborando para a preservação da permeabilidade intestinal, e assim melhorando a arquitetura da mucosa e seu funcionamento. Em paralelo, utilizando as técnicas de biologia molecular e melhoramento genético foi construído o vetor de expressão eucariótica pExu:hsp65 e a linhagem recombinante rCIDCA 133:HSP65, a qual também foi usada em um ensaio in vivo utilizando o mesmo modelo murino de inflamação intestinal. A administração oral da linhagem recombinante potencializou os efeitos de CIDCA 133 selvagem, no qual foi possível observar uma maior preservação do epitélio intestinal destruído por 5-FU por meio da redução da expressão gênica de Il1b e Il6, e aumento na expressão gênica de mucina 2, e também das proteínas de junção firme claudina 1, claudina 2 e JAM. A entrega da bactéria recombinante também potencializou o número de células caliciformes produtoras de muco, e a redução do infiltrado inflamatório na mucosa e da permeabilidade intestinal. Desta forma, diante dos resultados promissores alcançados, o presente estudo abre caminho para a consolidação da linhagem de Lactobacillus delbrueckii CIDCA 133 como probiótica além de demonstrar a capacidade deste microrganismo de entregar de maneira eficiente o vetor de expressão eucariótica pExu:hsp65, se apresentando, portanto, como uma estratégia terapêutica promissora para a prevenção e tratamento da mucosite intestinal, e de outras doenças inflamatórias relacionadas ao trato gastrointestinal.
Abstract: Intestinal mucositis is an inflammation of the intestinal mucosa that occurs frequently in patients under treatment with anticancer drugs, such as 5-Fluorouracil (5-FU). Because it is a serious problem in clinical practice, there is a growing search for therapeutic strategies that aim to minimize this side effect. Probiotic microorganisms are considered a promising approach for this purpose, due to their anti-inflammatory capacity. As a way to potentiate the beneficial effects of these microorganisms, biotechnology and molecular biology tools have been developed and improved to build recombinant probiotic strains capable of producing and delivering therapeutic biomolecules to the host mucosal surfaces. In this context, the heat shock protein 65 Kda (Hsp65) of Mycobacterium leprae produced by probiotic bacteria has been showing good immunomodulatory characteristics. Thus, this work evaluated the molecular mechanisms involved with the enteroprotective effect of wild and recombinant Lactobacillus delbrueckii CIDCA 133 (pExu:hsp65) in a model of intestinal mucositis induced by the chemotherapy 5-FU (300mg/Kg). The main results obtained revealed that oral administration of wild-type CIDCA 133 attenuates 5-FU-induced epithelial and inflammatory damage through prevention of inflammatory cell infiltrate, reduced gene expression of markers involved in the activation of NF-κB signaling pathway (Tlr2, Tlr4, Nfkb1, Tnf, Il6, Il12 and Il1b) and positive regulation of the expression of immunoregulatory cytokine Il10. Furthermore, the beneficial effects of the strain can be attributed to its ability to increase gene expression of markers involved in the epithelial barrier, such as mucin 2 and firm junction proteins (occludin, claudin 2, zonulin, and JAM), collaborating to preserve intestinal permeability, and thus improving mucosal architecture and function. In parallel, using molecular biology and genetic improvement techniques, the eukaryotic expression vector pExu:hsp65 and the recombinant strain rCIDCA 133:HSP65 were constructed, which was also used in an in vivo assay using the same murine model of intestinal inflammation. Oral administration of the recombinant strain potentiated the effects of wild-type CIDCA 133, in which greater preservation of the intestinal epithelium destroyed by 5-FU was observed through reduced gene expression of Il1b and Il6, and increased gene expression of mucin 2, and also of the firm junction proteins claudin 1, claudin 2, and JAM. Delivery of the recombinant bacterium also potentiated the reduction of inflammatory infiltrate in the mucosa, intestinal permeability, and number of mucus-producing calliciform cells. Thus, in view of the promising results achieved, the present study paves the way for the consolidation of the Lactobacillus delbrueckii CIDCA 133 strain as a probiotic in addition to demonstrating the ability of this microorganism to efficiently deliver the eukaryotic expression vector pExu:hsp65 presenting itself as a promising therapeutic strategy for the prevention and treatment of intestinal mucositis, and other inflammatory diseases related to the gastrointestinal tract.
Subject: Genética
Fluoruracila
Mucosite
Probióticos
Proteínas de Choque Térmico
Proteínas Recombinantes
Imunomodulação
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 Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/53648
Issue Date: 17-Oct-2022
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