Modelos de interacción microbiota-hospedador en entorno intestinal y su aplicación en el desarrollo de productos probióticos y prebióticos

  1. Nogacka, Alicja Maria
Dirigida por:
  1. Miguel Gueimonde Director/a
  2. Nuria Salazar Garzo Codirector/a

Universidad de defensa: Universidad de Oviedo

Fecha de defensa: 15 de octubre de 2020

Tribunal:
  1. Manuel Rendueles de la Vega Presidente
  2. Felipe Lombó Brugos Secretario
  3. Rebeca Martín Rosique Vocal
  4. María Carmen Collado Amores Vocal
  5. Margarita Medina Fernández-Regatillo Vocal

Tipo: Tesis

Teseo: 633694 DIALNET

Resumen

El tracto gastrointestinal alberga una compleja y dinámica población de microorganismos denominada microbiota intestinal (MI). La perturbación de su equilibrio conduce a la disbiosis, asociada con varias enfermedades, por lo que la restauración de la condición saludable con estrategias moduladoras de la MI, podría ayudar en la prevención e incluso en el tratamiento de enfermedades. Entre las aproximaciones nutricionales dirigidas a la modulación de la MI destaca la ingesta de probióticos y prebióticos. Los probióticos se definen como “microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren un beneficio en la salud del hospedador”, mientras que un prebiótico es un “sustrato utilizado selectivamente por microorganismos del hospedador que confiere un beneficio en la salud”. A pesar de los numerosos efectos beneficiosos atribuidos a los probióticos y los prebióticos, la normativa europea sobre declaraciones de las propiedades saludables de los alimentos requiere evidencia científica suficiente y basada en ensayos clínicos en humanos. El elevado coste y complejidad de este tipo de estudios precisan de ensayos previos, en modelos in vitro e in vivo, con capacidad de predicción de la posible funcionalidad in vivo en la población diana. El objetivo general de esta Tesis ha sido el desarrollo de modelos de interacción de la MI con el hospedador para la valoración de la funcionalidad de potenciales probióticos y prebióticos destinados a poblaciones humanas específicas. Se ha desarrollado un modelo in vitro basado en la monitorización en tiempo real de la interacción de la línea intestinal HT29 con la MI a través del sistema RTCA. Las microbiotas aisladas y/o sobrenadantes fecales, se han utilizado para separar funcionalmente varias poblaciones humanas (niños a término, prematuros y adultos con normopeso y con colitis ulcerosa) en el sistema RTCA. Su posterior aplicación en individuos con obesidad extrema en comparación con adultos normopeso ha corroborado la validez del modelo para detectar diferencias funcionales de la MI, acompañados de cambios en su composición y actividad metabólica. El estudio del metaboloma fecal ha permitido además identificar un perfil metabólico diferente en los sujetos con obesidad extrema, con diferencias en metabolitos fecales relacionados con los ácidos biliares secundarios, el metabolismo lipídico y energético y la síntesis de catecolaminas. También se han evaluado diferentes estrategias moduladoras de la MI con sustratos prebióticos y cepas probióticas en cultivos fecales, con un modelo que permite la determinación de la producción de gas en tiempo real con el sistema ANKOM. Se han obtenido mayores niveles de producción de gas en los cultivos fecales de población normopeso que en la de los obesos, indicando la existencia de diferencias no solo composicionales sino también funcionales entre las microbiotas de ambos grupos. Asimismo, se ha observado que la modificación de la MI por probióticos y prebióticos en cultivos fecales fue más significativa en obesidad extrema que en individuos normopeso. El prebiótico 1-kestosa y tres cepas del género Bifidobacterium han sido los que han mostrado mayor funcionalidad en obesidad, mientras que los galactooligosacáridos han sido más eficientes en la modulación de MI de la población con normopeso. La evaluación de cepas probióticas en modelos in vivo, como la mosca de la fruta y el ratón, han permitido observar características diferenciales según las cepas en estudio. El modelo invertebrado donde se han evaluado dos cepas microbianas comerciales, mostró ser suficientemente sensible para poner en evidencia diferencias funcionales en aspectos de desarrollo y comportamiento entre las dos cepas bacterianas ensayadas. En el modelo murino se ha corroborado la seguridad de dos cepas probióticas de los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium. Se ha evaluado su perfil inmunomodulador, el cual ha sido específico de cepa y del tejido de intestino analizado, así como de la forma de administración del probiótico (cultivo fresco o liofilizado). Ambas cepas bacterianas promovieron una respuesta inmune pro-Th1 moderada, asociada con los niveles fecales de ácido butírico y cambios favorables de la MI. Los modelos in vitro e in vivo ensayados en la presente Tesis Doctoral han permitido estudiar diferentes probióticos y prebióticos en función de su interacción con la MI, como paso previo a la realización de los estudios de intervención en humanos. Los resultados ponen de manifiesto, que la elección de las cepas/ compuestos con mayor potencial debería basarse en su capacidad funcional, permitiendo de esta manera desarrollar probióticos y prebióticos dirigidos a una población diana específica.