Efeito do candidato a probiótico Lactobacillus gasseri (LG-G12) e, ou, antimicrobiano (ceftriaxona) associado à oferta de uma dieta-padrão: estudo experimental em modelo de indução da obesidade

Abstract

Um organismo saudável apresenta microbiota intestinal equilibrada, e em casos de desequilíbrios, conhecidos como disbiose, há aumento do risco de desenvolvimento de obesidade – relevante problema de saúde pública mundial – e de outras doenças associadas. Logo, a modulação da microbiota intestinal pode ser uma estratégia terapêutica para a obesidade, destacando-se o uso de probióticos e antimicrobianos como moduladores intestinais. No capítulo 1 desta tese, o objetivo foi avaliar os efeitos do consumo do potencial probiótico Lactobacillus gasseri LG-G12 e, ou, do antimicrobiano ceftriaxona associado a uma dieta-padrão AIN-93 sobre parâmetros relacionados à obesidade e à permeabilidade intestinal. Para isso, 40 camundongos C57BL/6J foram divididos em cinco grupos experimentais, sendo um grupo controle negativo (sem obesidade induzida pela dieta), um grupo controle positivo (obeso sem intervenção), um grupo potencial probiótico (obeso com intervenção de potencial probiótico), um grupo antimicrobiano (obeso com intervenção de antimicrobiano) e um grupo antimicrobiano seguido de potencial probiótico (obeso com ambas as intervenções). No primeiro momento do experimento houve indução da obesidade, por meio do consumo de uma dieta high-fat com 60% de gordura e de uma solução de frutose 10% durante 12 semanas. Em seguida, durante quatro semanas, os animais receberam dieta- padrão e água destilada. Parâmetros relacionados à obesidade, como medidas antropométricas, exames bioquímicos, marcadores de deposição de gordura, glicemia, avaliação da oxidação lipídica; parâmetros relacionados à microbiota intestinal, como sua composição, permeabilidade intestinal e produção de ácidos graxos de cadeia curta; e determinação da função hepática, por meio da dosagem enzimática, foram avaliados de modo a identificar como as intervenções influenciaram a obesidade. O tratamento conjunto foi o mais promissor, em que houve modulação da microbiota intestinal e dos parâmetros relacionados à obesidade, bem como redução de parâmetros biométricos e do perfil lipídico e aumento do tecido adiposo marrom e da produção de butirato. No capítulo 2 foi abordado outro modulador da microbiota intestinal, o kefir. Por meio de uma revisão recente deliteratura, discutiu-se como esse alimento, com alegação probiótica e de fácil acesso à população da América Latina, pode ser utilizado para o tratamento da obesidade, do diabetes mellitus, das doenças hepáticas, das doenças cardiovasculares, das doenças imunes e das desordens neurológicas. Observou-se que a modulação da microbiota intestinal por meio de componentes bioativos é a forma como o kefir diminui a inflamação crônica de baixo grau e a permeabilidade intestinal, gerando benefícios à saúde de quem o consome. Por fim, no capítulo 3 foi apresentado outro estudo com modelo animal. Todos os animais anteriormente utilizados no estudo do capítulo 1 foram novamente examinados, ou seja, aqueles que tiveram obesidade induzida pela dieta e durante a fase de tratamento receberam dieta-padrão AIN-93. Também, quatro novos grupos (n=7) que consumiram dieta high-fat com 60% de gordura e solução de frutose 10% durante todo o experimento (controle, obeso tratado com potencial probiótico, obeso tratado com antimicrobiano e obeso tratado com ambas as intervenções) foram estudados. Este trabalho teve como objetivo avaliar como o potencial probiótico Lactobacillus gasseri LG-G12, o antimicrobiano ceftriaxona e a dieta high-fat interferiram na composição da microbiota intestinal relacionada à produção de ácidos graxos de cadeia curta e à permeabilidade intestinal. Também, buscou-se identificar quais foram as vias metabólicas enriquecidas pela microbiota intestinal mediante as diferentes intervenções. Foram avaliadas a composição da microbiota intestinal, a produção de ácidos graxos de cadeia curta e a excreção de lactulose e manitol. Além disso, procedeu-se à análise metataxonômica da microbiota intestinal, sendo as diferenças de composição microbiana entre os grupos avaliadas por meio da análise discriminante linear do tamanho do efeito (LEfSe). A previsão do potencial funcional foi feita com PICRUSt2. Observou-se que, após o tratamento com as intervenções e o reequilíbrio da microbiota intestinal, a produção de ácidos graxos de cadeia curta contribuiu para o aumento da integridade intestinal e vias metabólicas foram enriquecidas para reverter a disbiose intestinal causada pelo consumo de dieta high-fat. Os resultados indicaram que a modulação da microbiota intestinal é promissora para o tratamento da disbiose intestinal e de todas as doenças a ela relacionadas. Palavras-chave: Lactobacillus gasseri LG-G12. Ceftriaxona. Obesidade. Modulação intestinal. Microbiota intestinal. Saúde intestinal.

A healthy organism has a balanced intestinal microbiota, and in cases of imbalance, known as dysbiosis, there is an increased risk of developing obesity, a relevant global public health problem, and other associated diseases. Therefore, the modulation of the intestinal microbiota can be a therapeutic strategy for obesity, highlighting the use of probiotics and antimicrobials as intestinal modulators. Chapter 1 of this thesis aimed to evaluate the effects of the consumption of the probiotic potential Lactobacillus gasseri LG-G12 and/or the antimicrobial ceftriaxone associated with a standard AIN-93 diet on parameters related to obesity and intestinal permeability. For this, 40 C57BL/6J mice were divided into 5 experimental groups: negative control group (no diet-induced obesity), positive control group (obese without intervention), probiotic potential group (obese with probiotic potential intervention), group antimicrobial (obese with antimicrobial intervention) and antimicrobial group followed by potential probiotics (obese with both interventions). In the first stage of the experiment, obesity was induced by consuming a high-fat diet with 60% fat and a 10% fructose solution for 12 weeks, and then for 4 weeks, the animals received the standard diet and distilled water. Parameters related to obesity such as anthropometric measurements, biochemical tests, fat deposition markers, blood glucose, assessment of lipid oxidation; parameters related to the intestinal microbiota such as its composition, intestinal permeability and production of short- chain fatty acids; and determination of liver function through enzyme dosage were evaluated in order to identify how interventions influenced obesity. Joint treatment was the most promising, with modulation of the intestinal microbiota and obesity-related parameters, such as a reduction in biometric parameters and lipid profile, and an increase in brown adipose tissue and butyrate production. Chapter 2 of this thesis has already addressed another modulator of the intestinal microbiota, kefir. A recent literature review discussed how this food, with a probiotic claim and easy access to the population of Latin America, can be used for the treatment of obesity, diabetes mellitus, liver diseases, cardiovascular diseases, immune diseases and neurological disorders. It was observed that the modulation of the intestinalmicrobiota through bioactive components is the way in which kefir reduces low-grade chronic inflammation and intestinal permeability, generating benefits to the health of those who consume it. Finally, in chapter 3 of this thesis another study with an animal model is presented. All animals previously used in chapter 1 were re-studied, that is, those that had diet-induced obesity and that during the treatment phase received standard AIN-93 diet. Also, 4 new groups (n=7) that consumed high-fat diet with 60% fat and 10% fructose solution throughout the experiment (control, obese treated with probiotic potential, obese treated with antimicrobial and obese treated with both interventions) were studied. This work aimed to evaluate how the probiotic potential Lactobacillus gasseri LG-G12, the antimicrobial ceftriaxone and the high-fat diet interfered in the composition of the intestinal microbiota related to the production of short-chain fatty acids and intestinal permeability. We also sought to identify which metabolic pathways were enriched by the intestinal microbiota through the different interventions performed. The composition of the intestinal microbiota, the production of short-chain fatty acids and the excretion of lactulose and mannitol were evaluated. Furthermore, the metataxonomic analysis of the intestinal microbiota was conducted and the differences in terms of microbial composition between the groups were evaluated using linear discriminant analysis of effect size (LEfSe). The prediction of functional potential was performed with PICRUSt2. It was observed that, after treatment with interventions and the rebalancing of the intestinal microbiota, the production of short-chain fatty acids contributes to the increase of intestinal integrity and that metabolic pathways were enriched to reverse the intestinal dysbiosis caused by the consumption of a high diet -fat. The results found indicate that the modulation of the intestinal microbiota is promising for the treatment of intestinal dysbiosis and all related diseases. Keywords: Lactobacillus gasseri LG-G12. Ceftriaxone. Obesity. Bowel modulation. Gut microbiota. Gut health.