Análisis genético y funcional de cepas de Bifidobacterium animalis

Abstract

Bifidobacterium animalis subsp. lactis se utiliza habitualmente en la formulación de alimentos probióticos al ser capaz de sobrevivir a los procesos tecnológicos aplicados en la industria. Algunas cepas sintetizan exopolisacáridos (EPS), polímeros de carbohidratos extracelulares que parecen estar implicados en la colonización de diversos ambientes, así como en la protección de la bacteria frente a condiciones adversas. Ha surgido un renovado interés en los EPS bacterianos por su efecto positivo sobre la salud humana y en nuestro grupo se había demostrado el papel de los EPS en la interacción bacteria-hospedador. Esto nos permitió plantear la hipótesis de que los EPS estarían implicados en los efectos beneficiosos ejercidos por las bifidobacterias, los cuales serían dependientes de la composición química y estructura de cada EPS. El objetivo de la Tesis Doctoral fue profundizar en el conocimiento sobre la biosíntesis de EPS en B. animalis subsp. lactis y analizar el papel biológico que estos polímeros desempeñan en el hospedador. El primer capítulo se centró en el estudio de la base genética de la síntesis de EPS en esta especie, así como en la caracterización físico-química de alguno de los polímeros. Mediante herramientas bioinformáticas identificamos en los genomas de bifidobacterias disponibles genes potencialmente implicados en la síntesis de EPS. Un estudio comparativo en distintas especies nos permitió diseñar cebadores específicos para la detección de p-gtf en el género Bifidobacterium como estrategia molecular para identificar cepas de bifidobacterias potencialmente productoras de EPS. Además, pudimos demostrar la implicación del gen wzz, relacionado con la determinación de longitud de cadena del polímero, en la síntesis de EPS. La obtención de cepas recombinantes isogénicas nos permitió establecer que una mutación en un sólo nucleótido afecta a las características físico- químicas de los EPS sintetizados, así como a la cepa productora, la cual adquiere un fenotipo "ropy". La presencia del polímero ropy en la superficie de la bifidobacteria productora favoreció su supervivencia y persistencia en condiciones in vitro del tracto gastrointestinal, y generó en el hospedador un patrón de citocinas con un perfil anti-inflamatorio. El segundo capítulo de esta Tesis se centró en el estudio de la función biológica de los EPS sintetizados por diversas cepas isogénicas, analizando su papel en la respuesta inmune. Llevamos a cabo ensayos in vitro y ex vivo en los que analizamos el tipo de respuesta inmune que inducen las cepas recombinantes en estudio y pudimos constatar que la cepa ropy inducía un perfil anti- inflamatorio. Posteriormente se llevo a cabo un estudio in vivo en un modelo de colitis inducida por agente químico en ratón donde se comprobó la cepa recombinante ropy era capaz de reducir la severidad de la enfermedad. Como corolario final de esta Tesis sugerimos que cepas ropy de B. animalis subsp. lactis productoras de EPS de alto peso molecular y con alto contenido en ramnosa, serían buenas candidatos para disminuir o paliar los síntomas de enfermedades que cursen con inflamación intestinal.