Caratterizzazione microbiologica di ceppi di Bifidobacterium spp. e analisi chimica e biologica di un esopolisaccaride prodotto

Abstract

Lo scopo della ricerca è stato quello di studiare le caratteristiche microbiologiche di ceppi di Bifidobacterium spp. isolati da feci umane e animali e da prodotti probiotici e quello di investigare le proprietà chimico-fisiche e alcune possibili attività biologiche dell esopolisaccaride (EPS) prodotto da un ceppo di Bifidobacterium longum . Gli studi sul profilo metabolico dei ceppi isolati, eseguiti utilizzando sistemi standardizzati, confermavano soltanto per 10 ceppi la probabile appartenenza al genere Bifidobacterium spp. I ceppi caratterizzati come probabili bifidobatteri erano saggiati per la capacità di resistere alle condizioni gastrointestinali e mostravano resistenza a pH 3 e alle differenti concentrazioni di sali biliari saggiate. Inoltre, i 10 ceppi esaminati per la loro sensibilità agli antibiotici mostravano delle MIC compatibili con i valori di cut-off riportati dall EFSA (2012) per il genere Bifidobacterium spp. I probabili bifidobatteri e i ceppi probiotici di Bifidobacterium spp. venivano studiati per la loro capacità di adesione, utilizzando le cellule HT-29, mediante metodo quantitativo colturale e osservazione mediante microscopio ottico ad immersione. I risultati mostravano differenti caratteristiche di adesione in relazione al ceppo saggiato, ma anche in relazione al tempo di incubazione. La capacità di adesione del ceppo Bifidobacterium longum W11 veniva ulteriormente indagata mediante microscopia elettronica a scansione che evidenziava la presenza di biopolimeri di probabile natura esopolisaccaridica, organizzati in una complessa struttura 3D e coinvolti nell adesione del ceppo. Le successive fasi della ricerca erano, quindi, focalizzate sullo studio approfondito di questo biopolimero di natura esopolisaccaridica. Dopo l estrazione, purificazione e idrolisi, utilizzando anche metodiche messe a punto da noi, l esopolisaccaride (EPS) veniva analizzato per la composizione chimica, mediante TLC, utilizzando piastre in silice e in cellulosa. Entrambi i tipi di piastre permettevano di identificare la presenza di glucosio e galattosio, che veniva confermata con una più accurata analisi cromatografica effettuata mediante HPLC. La ricerca dei determinanti genetici responsabili della sintesi dell EPS del ceppo B. longum W11 era effettuata mediante PCR e analisi bioinformatica dell intero genoma. I risultati ottenuti mostravano la presenza del gene cpsD , che codifica per la galactosil-transferasi e un cluster genico composto da 23 geni, (24,7 kb). L attività citotossica veniva saggiata in vitro su fibroblasti gengivali HF1 e tumorali Caco-2. Il saggio su fibroblasti non evidenziava alcun effetto citotossico, mentre quello su cellule tumorali Caco-2 mostrava una modesta diminuzione della vitalità cellulare sin dalla più bassa concentrazione saggiata. Tale decremento, tuttavia non era statisticamente significativo. L eventuale attività immunomodulante dell EPS era analizzata attraverso lo studio del pattern di citochine quali IL-1, IL-6, IL-10 e IFN-gamma, prodotte da cellule immunitarie isolate da PBMC di donatori volontari. I risultati hanno dimostrato per l EPS in esame un effetto di tipo immunomodulante. Inoltre, quando l EPS veniva saggiato in combinazione con ConA si evidenziava un incremento significativo dei livelli di IL-1, IL-6 e IFN-gamma e la riduzione significativa dei livelli di IL-10. I risultati della ricerca forniscono una buona base sperimentale per ulteriori indagini su altri aspetti non ancora investigati degli EPS ed in particolare dell EPS del ceppo B. longum W11, quali l effetto protettivo sul ceppo produttore dalle condizioni intestinali avverse e/o dall attività inibente degli antibiotici o altre eventuali proprietà biologiche.