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1 Simulación gástrica frente a la infección por Helicobacter pylori con la cepa probiótica UCO-979C Apolinaria García Cancino 1 , Marisela González Ávila 2 , Gustavo Díaz Blas 1 y Cristian Gutiérrez Zamorano 1 1 Laboratorio de Patogenicidad Bacteriana, Universidad de Concepción, Concepción-Chile y 2 Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C. Guadalajara-México.
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Simulación gástrica frente a la infección por Helicobacter pylori con la
cepa probiótica UCO-979C Apolinaria García Cancino1, Marisela González Ávila2, Gustavo Díaz Blas1 y Cristian Gutiérrez Zamorano1
1Laboratorio de Patogenicidad Bacteriana, Universidad de Concepción, Concepción-Chile y 2Centro de
Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C. Guadalajara-México.
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Financiamiento:
- Conicyt (Chile) PCHA/Doctorado Nacional/2012-316 21120911,
estudiante doctorado (Cristian Gutiérrez Zamorano).
- Proyecto CORFO INNOVA CHILE 14IDL2-29744.
Declaración de Intereses:
- No tengo conflicto de interés de ningún tipo que declarar.
Helicobacter pylori
• Considerado agente carcinógeno tipo 1 • Dada su alta resistencia antibiótica, más que tratar se requieren agentes que ayuden a su prevención
(Sachs. Med Rep, 4: 7, 2012)
• Coloniza el epitelio gástrico • Infecta al 50% de la población mundial • Causa diversas patologías gastroduodenales
Probióticos
(Ayala et al. 2014. WJG. 20(6):1450)
• Alternativa emergente para el manejo de enfermedades gastrointestinales
• Funcionan modificando la microbiota, como inmunomoduladores o antibacterianos
• Reglamentación chilena: requiere que el
probiótico se encuentre mínimo en 106 UFC/g o mL de producto consumido
• Una estrategia para ayudar a mantener su viabilidad es la encapsulación (carrageninas)
• Proceso que protege a las bacterias durante su elaboración, almacenamiento, transporte y tránsito gastrointestinal
(Modified from: Lee and Salminen. 2009. Handbook of Probiotics and Prebiotics. 2nd Ed. New Jersey, USA. Johns Wiley &Sons)
General strategy to select a probiotic strain for human use
Adaptation From known strains
(i.e. bile salts)
Natural niche Animal intestine
(Human microbiota)
Genetically modified organism From known strains
(genomes)
Isolation,
identification, typing,
taxonomic classification Characterization
Functional aspects
☐Resistance to gastric conditions (acid and bile salts) ☐Adherence to mucous and/or human epithelial cells ☐Antimicrobial activity against potential pathogens ☐Inhibition or displacement of pathogen adhesion ☐Modulation of the immune system of the host ☐Activity of hydrolase upon bile salts ☐Glycosidase activity
Technological aspects ★ Resistance to stress (pH, NaCl, Tº, etc.) ★Oxygen tolerance ★Survival during processing and storage conditions
Safety aspects
✓ Resistance to antibiotics ✓Evaluation of metabolic activities ✓Production of toxic compounds ✓Hemolytic potential
In vivo test (animal model)
Strain selection
Human clinical studies (double blind, random, placebo control)
Phase 1: Safety Phase 2: Efficacy
✓
✓
✓
✓
Lactobacillus fermentun UCO-979C
(Modified from: Lee and Salminen. 2009. Handbook of Probiotics and Prebiotics. 2nd Ed. New Jersey, USA. Johns Wiley &Sons)
General strategy to select a probiotic strain for human use Adaptation
From known strains (i.e. bile salts)
Natural niche Animal intestine
(Human microbiota)
Genetically modified organism From known strains
(genomes)
Isolation,
identification, typing,
taxonomic classification Characterization
Functional aspects
☐Resistance to gastric conditions (acid and bile salts) ☐Adherence to mucous and/or human epithelial cells ☐Antimicrobial activity against potential pathogens ☐Inhibition or displacement of pathogen adhesion ☐Modulation of the immune system of the host ☐Activity of hydrolase upon bile salts ☐Glycosidase activity
Technological aspects ★ Resistance to stress (pH, NaCl, Tº, etc.) ★Oxygen tolerance ★Survival during processing and storage conditions
Safety aspects
✓ Resistance to antibiotics ✓Evaluation of metabolic activities ✓Production of toxic compounds ✓Hemolytic potential
In vivo test (animal model)
Strain selection
Human clinical studies (double blind, random, placebo control)
Phase 1: Safety Phase 2: Efficacy
Ex vivo test (gastric simulation)
✓
✓
✓
✓
Lactobacillus fermentun UCO-979C
Importancia de la simulación o ensayo ex vivo
• Disminuye el sacrificio de animales de laboratorio y los proceso invasivos y/o prolongados (solicitado por los Comités de Bioética)
• Evita o disminuye procesos de muestreo en voluntarios humanos que pueden ser
invasivos y/o prolongados, reduce costos
Ritchie et al., 2015
Nutrientes
Enzimas
pH
Metabolitos
Microorganismos (Probiótico/Patógeno)
Simulación de órganos o tejidos
Respuesta de drogas
Respuesta de alimentos
Respuestas del microorganismo patógeno
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Hipótesis de lo que sucedería al administrar la cepa probiótica
encapsulada en un sistema gástrico simulado y luego la cepa patógena
H. pylori
L. fermentum UCO-979C
Carrageninas
Bacteriocinas H2O2
Acido láctico
(Cristian Gutierrez Z. Tesis Doctorado en Ciencias c/m Microbiología. Facultad de Cs. Biol., Universidad de Concepción. 2015)
Interacción L. fermentun UCO-979C/Carrageninas
Interacción H. pylori SS1/Carrageninas
Antecedentes previos:
Probiótico y carrageninas
potencian la acción anti -H. pylori
• Evaluar el efecto de la cepa probiótica L. fermentum UCO-979C encapsulada y no encapsulada en carrageninas frente a H. pylori en condiciones gástricas simuladas (ayuno o dieta chilena estándar).
Objetivo
L. fermentum UCO-979C
Probiótico encapsulado
H. pylori SS1
Ayuno Dieta estándar
Carragenina kappa y lambda 1:1
Probiótico no encapsulado
(libre)
H- pylori SS1
Ayuno Dieta estándar
L. fermentum UCO-979C
Condiciones de ayuno: Suero fisiológico a pH3, 0.33g pepsina, 0.086g amilasa, 0.6mM urea, en microaerofilia,
37ºC y agitación
Dieta chilena estándar adulto sano: 59.12% carbohidratos, 28.26% lípidos, 12.6% proteínas) pH3, 0.33g pepsina, 0.086g amilasa, 0.6mM urea, en microaerofilia, 37ºC y agitación
Método
Ayuno
• Se realizó:
- recuento de la cepa probiótica (L. fermentum) en agar MRS
- recuento de la cepa patógena (H. pylori) en agar columbia enriquecido
y lectura cada 30 minutos por 2,5 horas
Método. Cont.
00.5
1.0
1.5
2.5
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Time of simulation (hours)
H. pylo
ri S
S1 s
train
counts
[C
FU
/mL]
during the g
astr
ic s
imula
tion
Control
Fasting
Fasting / capsule
Fasting / planktonic UCO-979C
Fasting / encapsulated UCO-979C
Re
cu
en
to d
e H
. p
ylo
ri S
S1
[UF
C/m
L]
du
ran
te s
imu
lació
n g
ástr
ica
Control
Ayuno
Ayuno / cápsulas
Ayuno / UCO-979C planctónica
Ayuno / UCO-979C encapsulada
Tiempo de simulación [horas]
00.
51.
01.
52.
5100
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Time of simulation (hours)
H. pyl
ori S
S1 s
train
counts
[C
FU
/mL]
during g
ast
ric
sim
ula
tion
Control
Standar diet
Standar diet / planktonic UCO-979C
Standar diet / encapsulated UCO-979C
Re
cu
en
to d
e H
. p
ylo
ri S
S1
[UF
C/m
L]
du
ran
te s
imu
lació
n g
ástr
ica
Control
Dieta estándar
Dieta estándar / UCO-979C planctónica
Dieta estándar / UCO-979C encapsulada
Tiempo de simulación [horas]
Resultados
Condición: ayuno, cepa encapsulada o libre Condición: dieta estándar, cepa encapsulada o libre
Al suministrar el probiótico encapsulado en ayuno o con dieta estándar, H. pylori es eliminado en menor tiempo del sistema simulado
*Las barras indican la desviación estandar de 3 réplicas.
00.
51.
01.
52.
5100
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Tiempo de simulación [horas]
Recuento
H. pylo
ri S
S1 [C
FU
/mL]
dura
nte
sim
ula
ció
n g
ástr
ica Ayuno / UCO-979C no encapsulada
Dieta estándar / UCO-979C no encapsulada
Resultados
Recu
en
to d
e H
. p
ylo
ri S
S1
[UF
C/m
L]
du
ran
te s
imula
ció
n g
ástr
ica
Tiempo de simulación [horas] 0
0.5
1.0
1.5
2.5
100
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Time of simulation (hours)
H. pyl
ori
SS
1 s
train
counts
[CF
U/m
L]
durin
g g
ast
ric s
imula
tion
Fasting / encapsulated UCO-979C
Standard diet / encapsulated UCO-979C
Ayuno / UCO-979C encapsulada
Dieta estándar / UCO-979C encapsulada
Condición: cepa libre en ayuno o dieta estándar Condición: cepa encapsulada en ayuno o dieta st.
Al suministrar el probiótico en ayuno encapsulado o no encapsulado, H. pylori es eliminado en menor tiempo del sistema simulado
*Las barras indican la desviación estandar de 3 réplicas.
L. fermentum UCO-979C
Probiótico encapsulado
H. pylori SS1
Ayuno Dieta estándar
Carragenina kappa y lambda 1:1 Probiótico no encapsulado
(libre)
H- pylori SS1
Ayuno Dieta estándar
L. fermentum UCO-979C
Se acepta la hipótesis
Ayuno
La encapsulación del probiótico L. fermentun UCO-979C con carrageninas
potencia su acción anti -H. pylori
• El efecto anti-H. pylori de la cepa L. fermentum UCO-979C en un sistema gástrico simulado (modelo ex vivo) ratifica su actividad probiótica previamente mostrada
in vitro, en modelos celulares y animales.
• El efecto anti-H. pylori aumenta cuando el probiótico es encapsulado en carrageninas.
• La actividad anti-H. pylori del probiótico es mejor cuando se consume en ayuno.
Así: consumir el probiótico encapsulado en carrageninas bajo condiciones de ayuno promovería con mayor eficacia la prevención
de la infección por H. pylori
Conclusiones
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Helicobacter pylori SS1
Carragenina
Kappa y lambda 1:1 Lactobacillus
fermentum UCO-979C
Epitelio
gástrico
Mecanismo propuesto
Simulación gástrica frente a la infección por Helicobacter pylori con la cepa probiótica UCO-979C
- Noviembre de 2018 -
Apolinaria García Cancino1, Marisela González Ávila2, Gustavo Díaz Blas1 y Cristian Gutiérrez Zamorano1 1Laboratorio de Patogenicidad Bacteriana, Universidad de Concepción, Concepción-Chile y 2Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C. Guadalajara-México.
XVIII Congreso latinoamericano de Nutrición (SLAN) 2018 Guadalajara, México
