Efecto de lactobacillus paracasei CNCM I-4034, lactobacillus rhamnosus CNCM I-4036 y bifidobacterium breve CNCM I-4035 sobre la expresión génica de la mucosa intestinal de ratas obesas

Resumen

Los probióticos son microorganismos vivos que confieren un beneficio a la persona que los consume en cantidades adecuadas. Se ha descrito que ejercen efectos beneficiosos en alergia, enfermedades intestinales, enfermedad hepática crónica e infecciones respiratorias y del tracto urinario, entre otras. Como mecanismos de acción para explicar tales efectos se han propuesto la modificación de la microbiota intestinal, la adherencia competitiva a la mucosa y al epitelio, el fortalecimiento de la barrera epitelial del intestino y la modulación del sistema inmunitario. Nuestro grupo de investigación viene trabajando en los últimos años con tres cepas de probióticos. Las cepas se identificaron como Lactobacillus paracasei CNCM I-4034, Bifidobacterium breve CNCM I-4035 y Lactobacillus rhamnosus CNCM I-4036 y están depositadas en el Instituto Pasteur. Fueron aisladas a partir de las heces de recién nacidos alimentados de forma exclusiva con leche materna. La selección de las cepas se hizo en base a sus propiedades in vitro, como su adhesión a células intestinales, sensibilidad a antibióticos y resistencia a sales biliares y pH ácido. Hemos demostrado su seguridad tras ingestión aguda en ratones tanto inmunocompetentes como inmunodeprimidos. Además, inhiben in vitro el crecimiento de Listeria monocytogenes y las infecciones por rotavirus humanos. Del mismo modo, hemos demostrado la tolerancia y seguridad de las tres cepas en un estudio clínico multicéntrico, aleatorizado, doble-ciego y controlado por placebo en voluntarios sanos. La administración oral de las cepas modificó la microbiota intestinal de los voluntarios y además tuvo efectos inmunomoduladores, como aumentos de la IgA secretora intestinal y de citoquinas anti-inflamatorias en suero. Posteriormente, continuamos investigando los efectos de las tres cepas en ratas obesas Zucker. Estas ratas exhiben muchas de las características del síndrome de resistencia a la insulina (SRI) como obesidad, hiperglucemia, resistencia a la insulina, hipercolesterolemia, hipertrigliceridemia y concentraciones elevadas en suero de ácidos grasos libres, en comparación con sus controles delgados, las ratas Zucker-lean Lepr+/fa, por lo que es uno de los más empleados. Además, las ratas Zucker-Leprfa/fa tienen esteatosis hepática y transaminasas elevadas en suero, lo que indica que poseen el componente hepático del SRI. Utilizando este modelo, hemos descrito que la administración de estos probióticos, además de modificar la microbiota intestinal de los animales, disminuye la esteatosis hepática y ejerce efectos anti-inflamatorios, entre los que caben destacar las disminuciones de las concentraciones séricas del factor de necrosis tumoral (TNF)-α, la interleuquina (IL-6) y el lipopolisacárido (LPS) bacteriano. Algunos autores han descrito la capacidad de ciertas cepas probióticas para modificar la expresión génica. Por ejemplo, Dykstra et al. (2011) han descrito la inducción de Muc3 en el intestino delgado de ratas por efecto de Lactobacillus plantarum 299v, Lactobacillus rhamnosus R0011 y Bifidobacterium bifidum R0071. Ohtsuka et al. (2012) administraron Bifidobacterium breve M-16V a crías de ratas durante su periodo neonatal y encontraron una menor expresión en el colon de diversos genes implicados en inflamación. En el presente trabajo de tesis se ha continuado la investigación con las ratas Zucker. Nuestro objetivo fue investigar si L. paracasei CNCM I-4034, B. breve CNCM I-4035 y L. rhamnosus CNCM I-4036 son capaces de modular la expresión de genes de la mucosa intestinal de las ratas. Los animales se dividieron para recibir durante 30 días un placebo o una de las cepas probióticas. Se investigó la expresión de 27000 genes intestinales mediante un chip de DNA, centrándonos posteriormente en tres involucrados en inflamación por haber sido su expresión modificada por las tres cepas: • Adamdec1, ADAM (A Disintegrin And Metalloproteinase)-like protein decysin-1, gen que codifica una metaloproteasa cuya expresión aumenta en la maduración de las células dendríticas; • Ednrb, receptor de endotelina tipo B, gen que codifia un receptor acoplado a proteína G y que une de forma inespecífica las endotelinas 1, 2 y 3, con papeles potenciales en procesos de vasoconstricción/vasodilatación y proliferación celular; y, • Ptgs1/Cox1, ciclooxigenasa-1, gen que participa en la síntesis de prostaglandinas. La expresión génica se estimó a través de los niveles de mRNA y proteínas. Los resultados indicaron que: 1) la expresión de los tres genes aumentó en la mucosa intestinal de las ratas obesas en comparación con las ratas cuando aún eran delgadas, y 2) la administración de los probióticos inhibió la expresión de Adamdec1 y Ednrb a nivel de mRNA y proteína, y la de Ptgs1/Cox1 a nivel de mRNA, en las ratas obesas. Hemos tratado asimismo de profundizar en el mecanismo por el que estas cepas modifican la expresión de los tres genes, encontrando que los resultados podrían deberse, al menos en parte, a la acción de los probióticos sobre algunos tipos celulares de la mucosa intestinal pues los marcadores de macrófagos proinflamatorios y células dendríticas aumentaron en las ratas obesas, y la administración de las cepas revirtió tales aumentos.