Metabolic activity of macrophages from mice modulated by probiotic bacteria and Trichinella spiralis infection

Metabolic activity of macrophages from mice modulated by probiotic bacteria and Trichinella spiralis infection

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
85%
Prevedenie (dizajn)
93%
Diskusná interakcia
87%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Mgr. RNDr. Lenka Jánošíková PhD.100%100%100%
MVDr. Miroslava Škutová100%100%-
PharmDr. Štefan Husár PhD.80%80%80%
Ing. Zuzana Brnoliaková PhD.60%-80%
ISBN: 978-80-972360-4-5

Metabolic activity of macrophages from mice modulated by probiotic bacteria and Trichinella spiralis infection

Miroslava Vargová1 , Emília Dvorožňáková , Viera Revajová2 , Andrea Lauková3 ,
1 Parazitologický ústav Slovenská akadémia vied, Košice, Slovenská republika
2 Univerzita veterinárskeho lekárstva a farmácie v Košiciach, Slovenská republika
3 Ústav fyziológie hospodárských zvierat Slovenská akadémia vied, Košice, Slovenská republika
vargovam@saske.sk

Gut microbiota represents a relevant factor that may strongly interfere with the pathophysiology of parasitic infections, determine the parasite survival and the outcome of parasitic infections. Therefore probiotics can play an important role in reducing the pathogenicity of many parasites. Nematode Trichinella spiralis causes an intestinal and tissue disease – trichinellosis characterized by the enteritis (induced by adult worms) and the inflammation with degenerative changes in the skeletal muscles (induced by larvae). The chemotherapy of trichinellosis with anthelmintics is active only against adult worms, but not against muscle larvae. Therefore, the need for developing new methods for controlling this disease is living and anti-parasitic potential of probiotic bacteria could be successful. The immunomodulatory activity of probiotic bacteria is expressed through inhibition of inflammatory response, stimulation of phagocytic activity and activation of antigen presenting cells. Macrophages are antigen presenting cells – essential in the process of phagocytosis, they release cytokines and regulate inflammation. After contact with the antigen, they stimulate and produce reactive oxygen species that are highly toxic to parasites. Superoxide anion O2- is the basic component of macrophage activity. This study was focused on the effect of probiotic and bacteriocin-producing bacterial strains on the production of superoxide anion in peritoneal macrophages of Trichinella spiralis infected mice.

The strains (Enterococcus faecium EF55, Enterococcus faecium 2019 = CCM7420, Enterococcus faecium AL41 = CCM8558, Enterococcus durans ED26E/7, Lactobacillus fermentum AD1 = CCM7421, Lactobacillus plantarum 17L/1) were administered to mice daily at the dose of 100μl (109 CFU/ml) and mice were infected with 400 T. spiralis larvae on the 7th day of probiotic therapy. Production of the superoxide anion in the peritoneal macrophages was detected ex vivo. The E. faecium EF55 and E. faecium CCM8558 strains increased the O2- production prior to parasitic infection, on the day 7 of application. The administration of lactobacilli and enterococci to mice significantly stimulated the metabolic activity of macrophages throughout the experiment, with the exception of the day 18 after infection (p.i.), when a significant inhibition of the superoxide anion formation occurred in the mice with application of E. durans ED26E/7. The most significant immunomodulatory effect on the peritoneal macrophage metabolic activity during the intestinal phase of T. spiralis infection showed the strains E. faecium CCM7420 and E. faecium CCM8558, and during the muscular phase of infection the strains L. fermentum CCM7421 and L. plantarum 17L / were also positively useful.

The increase in the metabolic activity of peritoneal macrophages induced by probiotic therapy in the intestinal phase of trichinellosis supported the host anti-parasite deffence and resulted in the decreased infectivity of larvae caused by damage and killing of newborn larvae with reactive oxygen species from macrophages. Therapeutic approaches with probiotics could help to reduce the risks of infestation by parasites or complement classical anti-parasite treatments.

Poďakovanie: 

The study was supported by the VEGA 2/0056/19 and APVV-17-0028.

Zdroje: 

Diskusia

Dobrý deň pani doktorka, rada by som sa spýtala, či viete aj o iných prípadoch, kedy sa začali robiť obdobné pokusy s probiotickými kultúrami no pri iných parazitoch ako je Trichinella spiralis. Ďakujem Vám za odpoveď.

Dobrý deň, ďakujem za otázku. Sú známe pozitívne účinky probiotických baktérií (Lactobacillus casei Shirota, L. rhamnosus HN001, Bifidobacterium lactis) pri redukcii parazitárnej záťaže a patologických zmien pri experimentálnej trichinelóze v dôsledku aktivácie lokálnej aj celkovej imunitnej odpovede (Baken et al., 2006; Chuang et al., 2007; Nonaka et al., 2008; Macpherson et al., 2007). Bifidobacterium lactis vyvolal absolútne vylúčenie červov Ascaris suum z čreva ošípaných a ich novorodených ciciakov (Solano-Aguilar et al., 2004; Dawson et al., 2005). Aj pri tkanivovej helmintóze dokázal Enterococcus faecalis CECT7121 potlačiť vývoj lariev Toxocara canis a ich migračnú schopnosť v pečeni a pľúcach (Basualdo et al., 2007). Probiotické bakteriálne kmene ovplyvňujú aj priebeh protozoárnych parazitóz (kryptosporídióza, giardióza, kokcidióza), ktoré poškodzujú črevnú bariéru v dôsledku porušenia integrity intercelulárnych spojovacích komplexov sliznice čreva (Gargala, 2008). Priaznivé účinky laktobacilov na redukciu počtu oocýst boli demonštrované u dospelých myší (Alak et al., 1999), tiež ako ochrana čreva pred kolonizáciou sporozoitmi (Waters et al., 1999) a redukcia rastu Giardia lamblia (Perez et al., 2001). L. casei MTCC 1423 a Enterococcus faecium SF68 boli účinné v liečbe giardiázy myší (Shukla et al., 2008; Benyacoub et al., 2005) pri ochrane klkov tenkého čreva pred atrofiou a zápalom a spôsobili zvýšenú antiparazitárnu protilátkovú odpoveď. Probiotické bakteriálne kmene sa uplatňujú aj v ochrane hostiteľa pred krvnými parazitmi rodu Babesia, Plasmodium, Trypanosoma (Goff et al., 2002; Bautista et al., 2005; Martinez-Gomez et al., 2006; Galdeano a Perdigón, 2006; Garfias et al., 2008), pravdepodobne v dôsledku stimulácie vrodenej imunitnej odpovede.
Avšak, štúdie o imunomodulačných účinkoch pri parazitárnych infekciách sú len ojedinelé v odbornej literatúre, touto problematikou sa zaoberá naše laboratórium (Dvorožňáková a et al., 2016). Je známy vplyv probiotického kmeňa Saccharomyces boulardii na moduláciu produkcie cytokínov počas infekcie Toxocara canis (de Avila et al., 2016) a pozitívny imunomodulačný účinok kmeňov Pediococcus acidilactici a Saccharomyces boulardii na humorálne zložky imunitného systému v odpovedi hostiteľa na infekciu Eimeria spp. (Lee et al., 2007).

Pekný deň aj Vám. :)

Ďakujem Vám veľmi pekne za promptnú a rozsiahlu odpoveď, zaoberáte sa veľmi zaujímavou témou, prajem vám aj naďalej veľa úspechov vo výskume. :)

Veľmi pekne ďakujem za Vaše podporné slová. :)