ES2207305T3 - Seleccion y utilizacion de cepas de bacterias lacticas moduladoras de la inmunidad no especofica. - Google Patents

Seleccion y utilizacion de cepas de bacterias lacticas moduladoras de la inmunidad no especofica.

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ES2207305T3 ES99956072T ES99956072T ES2207305T3 ES 2207305 T3 ES2207305 T3 ES 2207305T3 ES 99956072 T ES99956072 T ES 99956072T ES 99956072 T ES99956072 T ES 99956072T ES 2207305 T3 ES2207305 T3 ES 2207305T3
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Abstract

Utilización de bacterias lácticas de una cepa de L. casei capaz de reducir la producción de NO (óxido nítrico) por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias y LPS (lipopolisacáridos) bactrianos, para la obtención de una composición para prevenir o tratar patologías inflamatorias agudas o crónicas del intestino.

Description

Selección y utilización de cepas de bacterias lácticas moduladoras de la inmunidad no específica.
La invención se refiere a la utilización de bacterias lácticas como reguladores de la inflamación de la mucosa intestinal.
Las bacterias lácticas se utilizan tradicionalmente para fabricar productos alimentarios fermentados, en particular productos lácteos.
Se ha informado de que además de sus cualidades nutricionales, algunos de estos productos alimentarios ejercían efectos beneficiosos para la salud; estas propiedades han sido objeto de un interés particular desde hace algunas décadas, y se han efectuado numerosas investigaciones con el fin de confirmarlas y de definir más concretamente el papel que desempeñan los fermentos lácticos.
De este modo se ha demostrado que ciertas bacterias lácticas, en particular entre los lactobacilos y las bifidobacterias, mejoraban la inmunidad respecto de agentes infecciosos [PAUBERT-BRAQUET et al., Int. Immunother. 11, 153-161 (1995); KAILA et al., Dis. Child, 72, 51-53 (1995); HUDAULT et al., Appl. Environ. Microb. 63, 513-518 (1997)], y poseían también una actividad antitumoral [HAYATSU et al., Cancer Lett. 73, 173-179 (1993); HOSONO et al., Agric. Biol. Chem. 54, 1639-1643 (1990), HOSODA et al., J. Dairy. Sci. 75, 976-981 (1992)].
Estos efectos han sido particularmente atribuidos a una acción sobre la composición de la microflora intestinal, en detrimento de los microorganismos patógenos, y/o a una acción más directa del sistema inmunitario, que se manifiesta en particular por un aumento del nivel de citoquinas activadoras del sistema inmunitario, tales como IFN-\gamma o interleuquinas, así como un aumento del número de células activadas que intervienen en la respuesta inmune específica o no específica, tales como los linfocitos y los macrófagos, y una mayor secreción de inmunoglobulinas [PERDIGÓN et al., Int. J. Immunother. 9, 29-52, (1993); PORTIER et al., Int. J. Immunother. 9, 217-224 (1993); SOLIS PEREYRA y LEMONNIER, Nutr. Research 13, 1127-1140 (1993)]; DE SIMONE et al., Int. J. Immunother. 9, 23-28 20 (1993); PERDIGON et al., J. Dairy Res. 61, 553-562 (1994); SCHIFFRIN et al., J. Dairy Sci. 78, 491-497 (1995)].
Sin embargo, parece que los efectos beneficiosos inducidos por las bacterias lácticas pueden variar según el origen de la patología en cuestión, la especie y/o la cepa bacteriana utilizada, y las condiciones de administración. Para mejor adaptar la utilización de estas bacterias, o de los productos que las contienen, en el marco del tratamiento o de la prevención de patologías específicas, y para estar en condiciones de seleccionar las bacterias más apropiadas para la utilización deseada, es necesario por los tanto, conocer mejor los mecanismos por los cuales se ejercen sus efectos.
Los inventores se han propuesto estudiar el efecto sobre la mucosa intestinal de bacterias lácticas del grupo Lactobacillus casei; han elegido, con este objetivo la cepa de L. Casei DN 114001. Esta cepa se describe en la solicitud PCT WO 96/20607 a nombre de COMPAGNIE GERVAIS DANONE, y se registró el 30 de diciembre de 1994, en la CNCM (Colección Nacional de Cultivos de Microorganismos) gestionado por el Instituto Pasteur, 25 rue du Docteur Roux, en París, con el número I-1518, y se han demostrado sus propiedades beneficiosas en el marco del tratamiento de las diarreas.
Los inventores han estudiado el efecto in vitro de esta cepa de L. Casei sobre la producción de mediadores de la inmunidad no específica (citoquinas-proinflamatorias y óxido nítrico) por enterocitos cultivados.
Estas líneas de células, que proceden del epitelio intestinal humano, constituyen un modelo de estudio de la respuesta de éste a una agresión infecciosa o de otro tipo. Esta respuesta se manifiesta en particular por la producción de citoquina proinflamatorias (principalmente IL-1, IL-6, TNF-\alpha) y de óxido nítrico (NO), generado por la isoforma inducible de la NO-sintasa (iNOS). El óxido nítrico participa, por sus propiedades antimicrobianas, en la defensa contra los microorganismos patógenos, y cuando se produce en pequeñas cantidades, en la protección de la mucosa intestinal. Sin embargo, en grandes dosis, reduce la viabilidad de las células epiteliales, y contribuye a la instauración y al mantenimiento de un estado inflamatorio crónico [ALICAN y KUBES, Am, J. Physiol. 270, G225-237, (1996); TEPPERMAN et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 271, 1477-1482, (1994)] La producción de NO por los enterocitos cultivados se puede inducir por las citoquinas proinflamatorias [VALETTE et al., Br, J. Pharmacol., 121, 187-182 (1997); KOLIOS et al., Br. J. Pharmacol., 116, 2866-2872, (1995), así como por las toxinas lipopolisacarídicas (LPS) de ciertas bacterias gram negativo (TEPPERMAN et al., 1994, publicación anteriormente mencionada). Unos estudios recientes [SALZMAN et al., Gastroenterology. 114., 93-102, (1998); WITTHOFT et al., Am. J. Physiol., 275, G564-571, (1998)] indican que las bacterias enteropatógenas Escherichia coli, Salmonella dublin, Shigella flexneri inducen la expresión de la iNOS y la producción de NO en cultivos de enterocitos, preactivos o no por citoquinas proinflamatorias.
Los inventores han constatado actualmente que, en el caso de sus experimentaciones con L. Casei, la acción sobre la producción de citoquinas proinflamatorias y de NO variaba según el estado de activación de los enterocitos. En efecto, cuando las células están en su estado basal, no se observa ningún efecto de L. Casei; cuando están activadas por la adición de citoquinas proinflamatorias (lo que reproduce las condiciones de una agresión, infecciosa o de otro tipo), se observa una producción reducida de NO y de TNF; esta respuesta a la agresión aumenta muy significativamente por la adición de L. Casei. Finalmente, en el caso de células hiperactivadas por la adición de citoquinas inflamatorias y de LPS (lo que reproduce las condiciones de un estado inflamatorio patógeno), se observa por el contrario, una reducción de la producción de NO y de TNF, que vuelve a un nivel óptimo.
Parece por lo tanto que esta cepa de L. Casei favorece una respuesta adaptativa de las células a una agresión mediante la modulación de factores que intervienen en la inmunidad no específica.
La puesta en evidencia de estas propiedades permite proponer la utilización de la cepa CNCM I-1518 de L. Casei, y/o de cualquier otra cepa de bacteria láctica capaz de reducir la producción de NO por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias y LPS bacterianos, para la obtención de composiciones reguladoras de la respuesta inflamatoria de los enterocitos, y en particular inhibidoras de una respuesta inflamatoria patógena.
Ventajosamente, se utilizará una cepa capaz de aumentar además la producción de NO por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias.
Las composiciones obtenidas se pueden utilizar para la prevención o el tratamiento de patologías inflamatorias agudas o crónicas del intestino (colitis, enteritis, enfermedad de Crohn, rectocolitis hemorrágicas, etc.), sean estas patologías de origen infeccioso (inducidas por bacterias, virus, levaduras, etc) o no; son particularmente apropiadas en el marco del tratamiento de los estados inflamatorios crónicos.
Según la invención, las bacterias lácticas se pueden utilizar en forma de bacterias enteras vivas o no, en forma de lisado bacteriano, o en forma de fracciones bacterianas; las fracciones bacterianas adecuadas para esta utilización se pueden elegir ensayando sus propiedades de aumento de la producción de NO por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias, y de reducción de la producción de NO por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias y LPS bacterianos.
Preferiblemente, estas composiciones se pueden administrar en forma de complementos alimentarios. Puede tratarse en particular de productos lácteos fermentados; en este caso, las bacterias lácticas utilizadas, según la invención, para la obtención de estas composiciones pueden formar parte del fermento utilizado para la obtención de estos productos lácteos.
Se utiliza una cepa de L. Casei, y preferiblemente, la cepa CNCM I.1518.
Se pueden obtener nuevas cepas de bacterias lácticas provistas de propiedades moduladoras de la inmunidad no específica y utilizables en particular para la obtención de composiciones reguladoras de la respuesta inflamatoria de los enterocitos, por la utilización de un procedimiento de cribado que comprende la selección de cepas de bacterias lácticas capaces de reducir la producción de NO por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias y LPS bacterianos.
Ventajosamente, dicho procedimiento comprende además una etapa de selección de las cepas capaces de aumentar la producción de NO por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias, y opcionalmente, una etapa de selección de las cepas que no ejercen ningún efecto sobre la producción de NO por enterocitos no activados.
Según una realización preferida del procedimiento según la invención, dichas cepas se criban a partir de cultivos de bacterias lácticas elegidas en el grupo constituido por lactobacilos, lactococos, estreptococos y las bifidobacterias.
La invención se refiere también a los alimentos y complementos nutricionales, en particular a los productos lácteos fermentados que contienen estas nuevas cepas, o productos derivados de éstas, particularmente por lisis y/o fraccionamiento celular.
La presente invención se entenderá mejor con la ayuda del siguiente complemento de descripción, que se refiere a ejemplos no limitativos que muestran la puesta en evidencia de las propiedades de la cepa CNCM I-1518.
Protocolos experimentales generales
Las citoquinas recombinantes humanas (IL-1\beta, TNF-\alpha, IFN-\gamma, 10^{7} U/mg) utilizadas proceden de la sociedad IMMUGENEX (Los Angeles, CA); el PDTC (inhibidor de la formación del factor de transcripción NF\kappa-B), el L-NAME (inhibidor de las NO-sintasas), y el lipopolisacárido de Escherichia coli proceden de la sociedad SIGMA (St Louis, Misuri).
Los kits de dosificación por ELISA de las citoquinas IL-1\beta, y TNF-\alpha proceden de la sociedad BIOSOURCE.
Los extractos totales de L. Casei utilizados durante los experimentos se obtienen por sonicación durante 10 minutos de suspensiones de la cepa CNCM I-1518, para romper las bacterias.
Cultivo y estimulación de los enterocitos
Se han utilizado las 2 líneas de células de carcinoma del colón HT29 y Caco-2.
La línea HT29, inicialmente aislada por FOGH y TREMPE (Human Tumor Cells In Vitro, 115-156, J. FOGH Ed, Plenum Press, Nueva York, 1975) está disponible en el registro ATCC, (Rockville EE.UU.), con el número ATCC HTB-38.
La línea Caco-2, inicialmente aislada por FOGH (J. Natl. Cancer Inst. 58, 209-214, 1977) está disponible en el registro ATCC (Rockville EE.UU.), con el número ATCC HTB-37.
Leyendas de las figuras
La figura 1 representa la producción de NO por las células Caco-2, preactivadas (\bullet) o no (\circ) por el CYTOMIX, o por las células HT-29 preactivadas (\blacksquare) o no (\boxempty) por el CYTOMIX, en presencia de cantidades crecientes de extracto total de la cepa CNCM I-1518.
La figura 2 representa el efecto del L-NAME sobre la producción de NO por las células Caco-2 o por las células HT-29 preactivadas por el CYTOMIX, en presencia o no de extracto total (3% v/v) de la cepa CNCM I-1518,
(
\sqdl
) + L-NAME
(\blacksquare) Control
La figura 3 representa el efecto del L-NAME y del PDTC sobre la producción de TNF por las células Caco-2 o por las células HT-29 preactivadas por el CYTOMIX, en presencia o no de extracto total (3% v/v) de la cepa CNCM I-1518.
(
\sqdl
) + L-NAME
(\blacksquare) Control
\sqvh
+ PDTC
La figura 4 representa la producción de NO por las células Caco-2, preactivadas por el CYTOMIX solo (\circ) o por el CYTOMIX + LPS (\bullet), o por las células HT-29 preactivadas por el CYTOMIX solo (\boxempty) o por el CYTOMIX + LPS (\blacksquare) en presencia de cantidades crecientes de extracto total de la cepa CNCM I-1518.
Ejemplo 1 Efecto de L. casei sobre la producción de óxido nítrico por las líneas de células epiteliales del colon
Cada una de las 2 líneas se ha sembrado en una cantidad de 2x10^{5} células/pocillo en placas de 96 pocillos, en medio DMEM suplementado con 5% de SVF, con 100 U/ml de penicilina, con 100 \mug/ml de estreptomicina y con 2 mM de L-glutamina.
Las células se han preincubado durante 24 horas a 37ºC, 5% de CO_{2}, en presencia de CYTOMIX (mezcla de IL-
\hbox{1 \beta  :}
10 ng/ml, TNF-\alpha : 25 ng/ml, IFN-\gamma : 10^{3} U/ml). Las células se incuban a continuación durante 24 horas adicionales en presencia o no de cantidades crecientes de extractos totales de L. Casei (en % vol/vol).
Después de la incubación, los sobrenadantes de cultivo se recuperan y se congelan antes de la determinación de la concentración de nitritos. Para ciertos experimentos, se añade L-NAME (1 mM), que es un análogo de la L-arginina y que constituye un inhibidor competitivo específico de las No-sintasas, al mismo tiempo que los extractos de L. Casei.
Se evalúa la cantidad de NO producida por la dosificación en los sobrenadantes de cultivo, de los derivados estables de este radical después de su reacción en medio acuoso: los nitritos y los nitratos. Los nitratos en un primer tiempo se reducen en nitritos por bacterias que expresan la nitrato-reductasa y los nitritos se dosifican a continuación por el procedimiento de GRIESS. A 100 \mul de sobrenadante se añaden 100 \mul de una solución compuesta en volumen por una solución de sulfanilamida al 1% en ácido acético al 60%. Se realiza una curva de calibración estándar en presencia de diferentes concentraciones de nitrito de sodio diluido en medio de cultivo (DMEM 5% SVF). A continuación, se determinan las absorbencias en 540 nm utilizando un lector MULTISCAN MCC34O, (LABSYSTEM).
La figura 1 muestra que en presencia del CYTOMIX solo, no se observa más que una producción limitada de NO por las líneas HT-29 y Caco-2; esta producción aumenta de manera dosis-dependiente por la adición del extracto de L. Casei. Se observa un efecto máximo para una concentración de aproximadamente el 3% (v/v) de extracto de L. Casei. En ausencia de CYTOMIX, L. Casei no tiene ningún efecto sobre la producción de NO de una u otra línea.
La figura 2 muestra que esta producción inducida por el CYTOMIX se inhibe por la adición de L-NAME, en presencia o no de extracto total de L. Casei (3% v/v).
Ejemplo 2 Efecto de L. casei sobre la producción de Tnf-\alpha por las líneas de células epiteliales del colon
Cada una de las 2 líneas se ha sembrado en una cantidad de 2x10^{6} células/pocillo en placas de 24 pocillos, en medio DMEM suplementado con 5% de SVF, con 100 U/ml de penicilina, con 100 \mug/ml de estreptomicina y con 2 mM de L-glutamina. Las células se han preincubado durante 24 horas en presencia de CYTOMIX, y a continuación durante 24 horas más en presencia de extractos totales de L. Casei. Para ciertos experimentos se ha añadido L-NAME (1 mM) o un inhibidor de la vía de transducción) NF\kappaB (el PDTC : 10 pM) al mismo tiempo que los extractos bacterianos.
Los sobrenadantes de cultivo se recuperan a continuación y se determina su concentración de citoquinas por ELISA.
La figura 3 muestra que en presencia del CYTOMIX solo, no se observa más que una baja producción de TNF-\alpha por la línea Caco-2, y una ausencia de producción de esta citoquina por la línea HT-29. Esta producción aumenta en gran medida para las dos líneas, por la adición de extracto total de L. Casei; se inhibe por la adición de L-NAME o de PDTC, lo que demuestra que la activación de la producción de citoquinas proinflamatorias por L. Casei hace intervenir la producción de NO y la activación de NF\kappaB.
Los resultados presentados en la siguiente tabla I muestran que la adición de L. Casei a las células preactivadas por el CYTOMIX activa también la producción de IL-1\beta.
TABLA 1
Célula Preactivación Estimulación II-1\beta (pg/ml) TNF-\alpha (pg/ml)
Caco-2 Ninguna Ninguna SD SD
Caco-2 CYTOMIX Ninguna 150\pm15 75\pm11
Caco-2 Ninguna CNCM I-1518 95\pm8 SD
Caco-2 CYTOMIX CNCM I-1518 1254\pm55 975\pm85
HT-29 Ninguna Ninguna SD SD
HT-29 CYTOMIX Ninguna SD SD
HT-29 Ninguna CNCM I-1518 SD SD
HT-29 CYTOMIX CNCM I-1518 908\pm63 789\pm45
SD= Sin determinar
Ejemplo 3 Efecto de L. casei en presencia de LPS de bacterias gram -, sobre la producción de oxido nítrico por las líneas de células epiteliales del colon preactivadas por citoquinas proinflamatorias
El protocolo es idéntico al del ejemplo 1 anterior, añadiéndose 10 \mug/ml de LPS de E. coli durante la incubación con el extracto total de L. casei.
Los resultados se ilustran en la figura 4 que muestra una producción importante de NO en ausencia de L. casei (células estimuladas por CYTOMIX + LPS), que se reduce en presencia de cantidades crecientes de L. casei, hasta volver al nivel de la de las células activadas por las citoquinas solas.

Claims (8)

1. Utilización de bacterias lácticas de una cepa de L. casei capaz de reducir la producción de NO (óxido nítrico) por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias y LPS (lipopolisacáridos) bactrianos, para la obtención de una composición para prevenir o tratar patologías inflamatorias agudas o crónicas del intestino.
2. Utilización según la reivindicación 1 caracterizada porque dicha cepa es además capaz de aumentar la producción de NO por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias.
3. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque dicha cepa de L. casei es la cepa de L. casei CNCM I-1518.
4. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque dicha composición está en forma de un complemento alimentario.
5. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque dicha composición está en forma de un producto lácteo fermentado.
6. Procedimiento de cribado de nuevas cepas de bacterias lácticas provistas de propiedades moduladoras de la inmunidad no específica, caracterizado porque comprende la selección de cepas de bacterias lácticas capaces de inhibir la producción de NO por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias y LPS bacterianos.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además una etapa de selección de las cepas capaces de aumentar la producción de NO por cultivos de enterocitos preactivados por citoquinas proinflamatorias, y opcionalmente, una etapa de selección de las cepas que no ejercen ningún efecto sobre la producción de NO por enterocitos no activados.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque dichas cepas se criban a partir de cultivos de bacterias lácticas elegidas en el grupo constituido por los lactobacilos, los lactococos, los estreptococos y las bifidobacterias.
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