Home About Browse Search
Svenska


Improving the functional properties of Lactobacillus reuteri

Pallin, Anton (2018). Improving the functional properties of Lactobacillus reuteri. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2018:47
ISBN 978-91-7760-234-7
eISBN 978-91-7760-235-4
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
1MB

Abstract

Lactobacillus reuteri is one of the most clinically studied probiotic bacteria. It has e.g. been shown to reduce the incidence and alleviate infantile colic and acute diarrhoea in children aged 3-60 months. The mechanisms of action behind the clinical effects are not fully understood, but two possibilities are inhibition of increased intestinal permeability (leaky gut) and alleviation of pain perception through inhibition of one of the key receptors (TRPV1) involved in visceral pain. The most studied strain of L. reuteri is DSM 17938, which has demonstrated good effects in clinical studies.

To study whether DSM 17938 and other strains could produce bioactive metabolites with a possible inhibitory effect against leaky gut syndrome, different varieties of barley flour were used as growth substrate. Growth and metabolic activity were analysed for different L. reuteri-barley flour combinations, through an overview of the metabolic profile and more targeted chemical analyses. Catabolites of tryptophan previously shown to be bioactive compounds (e.g. AhR-ligands) were detected. Supernatants from L. reuteri-barley flour combinations with high and low concentrations of these catabolites were evaluated for possible protective effect against increased permeability in an intestinal epithelial cell model. Only a minor protective effect was seen for a few supernatants and no correlations were found between content of AhR-ligands and effect on leakage.

In further attempts to improve the clinical effect of L. reuteri, experiments were performed to enhance certain functional properties through the use of experimental evolution. DSM 17938 has been shown to have flaws in certain properties that might contribute to the probiotic efficacy, e.g. freeze-thaw tolerance, bile tolerance and binding to intestinal mucus. Through experimental evolution, these properties were improved for DSM 17938 and, although genetic differences were only seen in two variants compared with the wild type, differences in protein expression were seen for all new variants.

Evaluation of the new variants in cell culture models showed that they had similar effects to wild-type DSM 17938 on inhibition of TRPV1, although in vitro tests using intestinal epithelial cells revealed that some of the variants had lost their inhibitory effect against increased permeability. Overall, however, the variants retained most of the properties seen in vitro for wild-type DSM 17938

Authors/Creators:Pallin, Anton
Title:Improving the functional properties of Lactobacillus reuteri
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Lactobacillus reuteri är en av de mest kliniskt studerade probiotiska bakterierna. Den har bland annat visats sig kunna minska frekvensen av och mildra kolik hos spädbarn och akut diarré för barn mellan 3-60 månader. Mekanismerna bakom de kliniska effekterna är inte helt förstådda men två av de föreslagna mekanismerna är inhibering av en ökad permeabiliteten i tarmen (läckande tarm) och lindring av smärtupplevelsen genom inhiberande effekt på en av de huvudsakliga receptorerna (TRPV1) involverade i visceral smärta. Den mest studerade stammen av L. reuteri är DSM 17938, som har visat sig ha bra effekt i en lång rad kliniska studier.

För att studera om DSM 17938 och andra stammar av L. reuteri kunde producera bioaktiva metaboliter med en möjlig inhiberande effekt mot läckande tarm, användes olika sorters kornmjöl som tillväxtsubstrat. Tillväxt och metabolisk aktivitet analyserades för olika kombinationer av reuteri och kornmjöl, genom en total översikt av metaboliska profiler och mer riktade kemiska analyser. Kataboliter av tryptofan som tidigare visat sig vara bioaktiva substanser (t.ex. AhR-ligander) kunde detekteras. Supernatanter från kombinationer av reuteri och kornmjöl med hög och låg koncentration av dessa kataboliter utvärderades för en möjlig skyddande effekt mot ökad permeabilitet i en cellmodel med tarmepitelceller. Bara en mindre skyddande effekt sågs för enstaka supernatanter och inga kopplingar hittades mellan innehåll av AhR-ligander och effekt mot läckage.

I ytterligare försök att öka den kliniska effekten av L. reuteri, gjordes försök att förbättra vissa funktionella egenskaper genom användning av experimentell evolution. DSM 17938 har visat sig ha brister i vissa egenskaper av möjlig betydelse för en probiotikans effekt, bland annat frystinatolerans, tolerans mot galla och bindning till mucus från tarmens. Genom experimentell evolution förbättrades dessa egenskaper för DSM 17938 och trots att genetiska skillnader bara hittades i två av de nya varianterna jämfört med vildtypen, sågs skillnader i proteinuttrycket för samtliga nya varianter. Utvärdering av de nya varianterna i cellmodeller visade att varianterna hade liknande effekt jämfört med vildtypen vid inhibering av TRPV1, dock hade vissa varianter tappat den inhiberande effekten mot en ökad permeabilitet. Överlag hade dock varianterna behållit de flesta av vildtypens egenskaper som testades in vitro..

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2018
Volume:2018:47
Number of Pages:91
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IAnton Pallin*, Peter Agback, Hans Jonsson, Stefan Roos (2016). Evaluation of growth, metabolism and production of potentially bioactive compounds during fermentation of barley with Lactobacillus reuteri. Food Microbiology 57, 159-171.
IIAnton Pallin, Jennifer Spinler, Hans Jonsson, Stefan Roos* (2018). Improving the ecological fitness of Lactobacillus reuteri DSM 17938 by experimental evolution (manuscript).
IIIAnton Pallin, M. Firoz Mian, Andrew M. Stanisz, John Bienenstock, Torbjörn Lundh, Hans Jonsson, Stefan Roos* (2018). In vitro evaluation of Lactobacillus reuteri DSM 17938 variants with improved stress tolerance and mucus binding capacity (manuscript).
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Molecular Sciences, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-7760-234-7
ISBN for electronic version:978-91-7760-235-4
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:Q Food science > Q01 Food science and technology
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Microbiology (Microbiology in the medical area to be 30109)
Agrovoc terms:lactosbacillus, barley, metabolites, probiotics, cold tolerance, heat tolerance, clinical trials, bacteriological analysis
Keywords:Lactobacillus reuteri, barley, metabolomics, bile tolerance, mucus binding, experimental evolution, epithelial permeability, TRPV1, proteomics
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4983
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4983
ID Code:15635
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Department of Molecular Sciences
External funders:FORMAS
Deposited By: Anton Pallin
Deposited On:06 Sep 2018 06:22
Metadata Last Modified:12 Sep 2018 13:03

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits