Determinación de la actividad inmunomoduladora de Lactobacillus fermentum Uco-979C y su efecto en la infección por Helicobacter pylori

Abstract

Lactobacillus fermentum UCO-979C, una cepa originalmente aislada de mucosa gástrica humana, posee propiedades probióticas y actividad inhibitoria sobre H. pylori. Dentro de sus características se ha demostrado que sobrevive a pH 3 y a concentraciones fisiológicas de sales biliares, produce peróxido de hidrógeno y tiene altas propiedades de hidrofobicidad. Además, se adhiere eficientemente a las células epiteliales gástricas (células AGS), en las cuales la bacteria forma biopelículas e inhibe fuertemente la adhesión, el crecimiento y la actividad de la ureasa del patógeno H. pylori. La cepa UCO 979C demostró también la capacidad de reducir significativamente la producción de IL 8 en células AGS. Estas observaciones condujeron al objetivo principal de este trabajo de tesis que se enfocó en realizar estudios inmunológicos detallados, para evaluar la capacidad de L. fermentum UCO-979C de modular la respuesta inmune mucosa (gástrica e intestinal) y sistémica. De esta forma, se evaluó la habilidad de L. fermentum UCO-979C para modular la respuesta inmune en células AGS y THP-1, en el contexto de la infección por H. pylori, considerando el análisis de citoquinas y quimioquinas (TNF-α, IL-1β, IL-6, TGF-β, IL 8, MCP-1 en células epiteliales gástricas y TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10, IL-12p70, IL 12p40 e IFN-γ en macrófagos activados). Se observó que la cepa protege a las células AGS del daño inflamatorio producto de la infección. Se demostró una disminución en la producción de citoquinas y quimioquinas pro-inflamatorias y un aumento en las citoquinas inmunoreguladoras, lo que sugiere un efecto anti-inflamatorio. Posteriormente, se procedió a confirmar in vivo estos hallazgos, en un modelo murino de infección por H. pylori. Ratones albinos suizos recibieron un tratamiento profiláctico de corta duración (2 días) y se evaluó el efecto en la colonización temprana por el patógeno gástrico y en las citoquinas séricas y gástricas. Los ratones tratados con UCO-979C mostraron recuentos de H. pylori y actividad ureasa más bajos, respecto a los controles infectados. El estudio histológico demostró que L. fermentum UCO-979C redujo el daño al tejido gástrico e infiltración de células inflamatorias. Por otra parte, ratones que recibieron la cepa probiótica, presentaron niveles significativamente más bajos de TNF α, IL-8 y MCP-1 gástricos y séricos, y valores más altos de IFN-γ e IL-10 que los ratones de control. L. fermentum UCO-979C tiene una importante habilidad para producir de exopolisacárido (EPS). Considerando las reconocidas propiedades anti-inflamatorias descritas en la literatura para los EPS derivados de BAL, se extrajo el EPS de la cepa UCO- 979C y se evaluó su efecto en células AGS, THP-1 y ratones albinos suizos desafiados con H. pylori. Al igual que lo observado en los estudios in vitro, donde se emplearon bacterias viables, el pretratamiento con EPS extraído de UCO-979C, disminuyó significativamente citoquinas y quimioquinas proinflamatorias en células AGS y THP-1 desafiadas con H. pylori. Además, redujo los niveles de IL-8, TNF-α y aumentó los niveles de IL-10 en la mucosa gástrica de ratones infectados con H. pylori; sin embargo, a diferencia de UCO-979C viable, el EPS no tuvo un efecto significativo sobre IFN-γ. Los resultados permiten explicar parcialmente la actividad de la cepa, sin embargo, se plantea que debe existir un mecanismo adicional en la bacteria que participe en la actividad inmunomoduladora. Para caracterizar la actividad inmunomoduladora de la cepa UCO-979C a nivel intestinal, se realizaron estudios en células epiteliales intestinales porcinas (células PIE) desafiadas con Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC). L. fermentum UCO-979C demostró un efecto estimulante/anti-inflamatorio mixto ya que fue capaz de disminuir la expresión de factores inflamatorios como CXCL8, CXCL9, CXCL10, CXCL11, C1S, y C3 y aumentar la expresión de IL-6, CCL8, C1R y CFB. En virtud de estos resultados, se procedió a evaluar en un modelo murino (ratones albinos Balb/c) el efecto de un tratamiento probiótico de corta duración (2 días). Se observó que la cepa estimula los macrófagos peritoneales y aumenta el número de células T CD4+ en placas de Peyer, reduce el número de células B inmaduras en las placas de Peyer y aumenta el nivel de IgA intestinal. Además, aumenta los niveles intestinales y séricos de IFN-γ e IL-10 mientras que disminuye TNF-α en ratones desafiados con lipopolisacárido. Estos hallazgos constituyen la primera demostración del efecto inmunomodulador de la cepa a nivel intestinal e indican su capacidad para regular beneficiosamente la respuesta inmune contra patógenos Gram negativos. Los resultados obtenidos en el presente trabajo sugieren que L. fermentum UCO979C puede ser empleado como un eficiente probiótico inmunomodulador o inmunobiótico para modular favorablemente la respuesta inmune innata mucosa y sistémica y proteger contra enfermedades producidas por patógenos gastrointestinales.