Aplicação bioterapêutica de Lactobacillus delbrueckii CIDCA 133 selvagem e recombinante (pExu:hsp65) em modelo murino de mucosite intestinal
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Resumo
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.
Assunto
Genética, Fluoruracila, Mucosite, Probióticos, Proteínas de Choque Térmico, Proteínas Recombinantes, Imunomodulação
Palavras-chave
5-Fluorouracil, Inflamação intestinal, Probióticos, Proteína de choque térmico, Proteína recombinante, Imunomodulação, Barreira epitelial
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