Lactobacillus paracasei, un probiotico anti-infiammatorio e sue possibili applicazioni nel settore nutraceutico

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1 Lactobacillus paracasei, un probiotico anti-infiammatorio e sue possibili applicazioni nel settore nutraceutico A. Sisto 1, P. De Bellis 1, D. Luongo 2, D. Di Venere 1, L. Treppiccione 2, V. Lattanzio 1, P. Lavermicocca 1, M. Rossi 2 1 Instituto di Scienze delle Produzioni Alimentari, CNR, Bari, Italy 2 Instituto di Scienze dell Alimentazione, CNR, Avellino, Italy

2 I batteri probiotici sono microrganismi che se assunti in adeguata quantità possono determinare un miglioramento dello stato di salute. L azione esercitata dai probiotici è ceppospecifica: diversi ceppi possono determinare effetti anche notevolmentediversi. La ricerca è orientata alla selezione di ceppi con specifiche proprietà funzionali ed indicazioni terapeutiche.

3 La specie Lactobacillus paracasei LPSN List of prokaryotic names with standing in nomenclature DELLAGLIO (F.), FELIS (G.E.) and TORRIANI (S.): The status of the species Lactobacillus casei (Orla-Jensen 1916) Hansen and Lessel 1971 and Lactobacillus paracasei Collins et al Request for an Opinion. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 2002, 52, JUDICIAL COMMISSION OF THE INTERNATIONAL COMMITTEE ON SYSTEMATICS OF PROKARYOTES: The type strain of Lactobacillus casei is ATCC 393, ATCC 334 cannot serve as the type because it represents a different taxon, the name Lactobacillus paracasei and its subspecies names are not rejected and the revival of the name 'Lactobacillus zeae' contravenes Rules 51b (1) and (2) of the International Code of Nomenclature of Bacteria. Opinion 82. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 2008, 58,

4 Lactobacillus paracasei è una specie generalmente riconosciuta come sicura e i suoi ceppi sono frequentemente presenti in prodotti alimentari fermentati ed anche utilizzati come probiotici. Ceppo probiotico (Ind. dal produttore) Tipologia di prodotto Identificazione basata sull analisi del DNA L. casei (Actimel) Yogurt liquido L. paracasei L. casei (Shirota) Bevanda probiotica L. paracasei L. casei Yogurt L. paracasei L. casei Yogurt L. paracasei Holzapfel W.H. et al., Am J Clin Nutr 2001; 73:365S Oakey H. J. et al., J App Bacteriol 1995; 78:142 Vankerckhoven V. et al., J Med Microbiol 2007; 56:1017

5 Caratterizzazione molecolare di ceppi di L. paracasei mediante analisi faflp s D Ceppi N. di frammenti di DNA ISPA 882 (254) LMG P (244) LMG (251) IMPC 2.1 (273) IMPC 4.1 (265) ATCC (241) ISPA 960 (240) ISPA 613 (237) ISPA 1040 (236) ATCC 334 (239) ATCC 393 (231) L. paracasei L. casei

6 ALIMENTI PROBIOTICI INNOVATIVI Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR-ISPA and I.R.C.C.S. Saverio de Bellis, National Institute of Digestive Diseases European Patent B1 (N ); PCT n WO 2006/ A1 Approvato dal Ministero della Salute

7 Journal of Functional Foods 17 (2015)

8 Valutazione delle proprietà immunomodulatorie Cellule dendritiche immature (idc) Cellule dendritiche mature (mdc) LPS Linea di topi BALB/c Trattamento con ceppi di L. paracasei Effetto sulla maturazione delle cellule dendritiche: CD11c, CD40, CD80, CD86 Effetto sulla produzione di citochine: TNF-α, IL-2, IL-10, IL-12 Effetto sulla produzione di citochine: TNF-α, IL-2, IL-10, IL-12

9 Effetto sulla maturazione delle cellule dendritiche Tutti i ceppi determinano un incremento dell espressione superficiale del CD11c e del CD80 (ma non del CD40) ad un livello comparabile a quello causato dal trattamento con LPS. % of Max % of Max % of Max CD11c 10 3 CD CD

10 L espressione del CD86 determinata dai ceppi di L. paracasei è stata anche maggiore di quella causata dal trattamento con LPS. L incremento dell espressione del CD86 è stato osservato anche in altri studi in seguito al trattamento con ceppi probiotici appartenenti ad altre specie di Lactobacillus. % of Max CD86

11 Effetto di ceppi di Lactobacillus paracasei sulla produzione di citochine da parte di cellule dendritiche TNF-α + LPS 0 no LPS IL-2

12 IL-10 (c. anti-infiammatoria) + LPS no LPS IL-12 (c. pro-infiammatoria)

13 Effetto del ceppo L. paracasei B21060 sulla produzione di citochine pro/antinfiammatorie da parte di cellule dendritiche umane. S. typh. L. plant. L. parac. LGG DC

14 Effetto del filtrato colturale del ceppo L. paracasei B21060 sulla produzione di citochine pro/antinfiammatorie da parte di cellule dendritiche umane. Mileti et al., PLoS ONE 09;4:e7056 SL: Salmonella LP: L. paracasei Sn LP: filtrato colturale di L. paracasei

15 Effetto del filtrato colturale del ceppo L. paracasei CBA L74 sulla produzione di citochine pro/antinfiammatorie da parte di cellule dendritiche umane. CBA LT4: ceppo di L. paracasei Sn CBA LT4: suo filtrato colturale FB62: ceppo di S. typhimurium Sn FB62: suo filtrato colturale

16 Effetto del filtrato colturale dei ceppi L. paracasei IMPC2.1 e IMPC4.1 accresciuti in presenza/assenza di estratto polifenolico di carciofo sulla produzione di citochine da parte di cellule dendritiche.

17 Variazione dei diversi polifenoli presenti nei filtrati colturali, ottenuti dopo la crescita dei batteri (IMPC2.1, IMPC4.1 e LMG23554) in presenza di estratto polifenolico di carciofo. 2,5 2 1,5 1 0,5 2.1/C 4,1/C LMG/C 0 1-O-CQA 3-O-CQA CHLGA 4-O-CQA CYN 1,4-DCQA 3,4-DCQA 3,5-DCQA 1,5-DCQA 4,5-DCQA APG-GLYC

18 Analisi dei filtrati colturali mediante spettrometria di massa ad alta risoluzione (Exactive TM, tecnologia Orbitrap). RT: RT: IMPC IMPC Time (min) Time (min) Relative Abundance Relative Abundance

19 CONCLUSIONI Studi recenti indicano che diversi ceppi di Lactobacillus paracasei sono dotati di una interessante attività antiinfiammatoria dovuta alla produzione in coltura di una o più molecole attive. Tali sostanze potrebbero essere utilizzate per la preparazione di nuovi alimenti funzionali privi di batteri vivi ed utili nel trattamento di patologie infiammatorie.