Modulating Akkermansia muciniphila by probiotics for obesity management

Abstract

The aim of this thesis is to investigate the potential of lactic acid bacteria (LAB) having probiotic properties to trigger Akkermansia muciniphila as anti-obesity candidate. Artisanal strains of LAB were evaluated in terms of stability in gastrointestinal conditions, mucin/mucus non-utilization properties, growth in the presence of mucin, adhesion to the mucin/mucus layer, biofilm formation, lactate production abilities, antimicrobial properties, HT-29 cell binding and mucin/mucus thickness increment abilities. Among 40 strains, 17 of LAB including 6 olive isolates were selected for their tolerance to gastrointestinal conditions and analyzed for further abilities e.g., mucin promotion potential. Most of them (13 of the 17 bacteria) remained viable in the range of 106-108CFU/mL in the simulated gastric juice, and these bacteria continued their viability in the range of 105-107 CFU/mL in the simulated intestinal fluid. Besides, 6 reference and 7 L. bulgaricus isolates did not utilize the mucin and showed no or negligible growth in the presence of mucin. Additionally, 13 of the 17 bacteria adhered to mucin layer with variable degree of binding between 41.03-65.37%. Furthermore, variable degree biofilm formation efficiencies can also support their existence and adhesion to intestinal cells. Varying amounts of lactate by 7 LAB were produced (6.51-18.17 g/L) and this ability is another important criteria for supporting mucus pathway. All those strains adhered to HT-29 cell line and they showed significant increase in mucin thickness by comparing the control. L. plantarum C47 and Lactobacillus AK50 isolates were selected as the antiobesity prototype candidates for their desirable attributes.

Bu tezin amacı, probiyotik özelliklere sahip laktik asit bakterilerinin (LAB) antiobezite adayı olarak Akkermansia muciniphila'yı destekleme potansiyelini araştırmaktır. Geleneksel yollarla elde edilen laktik asit bakterileri; gastrointestinal koşullarda stabilite, müsin/mukus kullanmama özellikleri, müsin varlığında büyüme, müsin/mukus tabakasına yapışma, biyofilm oluşumu, laktat üretim yetenekleri, antimikrobiyal özellikleri, HT-29 hücresine bağlanma ve müsin/mukus kalınlığını artırma yetenekleri açısından değerlendirilmiştir. Gastrointestinal koşullara tolerans gösteren 17 laktik asit bakterisinin 6'sı zeytin izolatı olup 40 LAB suşu arasından seçilmiş ve müsin miktarını artırma potansiyelleri vb. daha ileri yetenekleri için analiz edilmiştir. Bu bakterilerin çoğu (17 bakterinin 13'ü) simüle mide sıvısında 106-108 CFU/mL aralığında canlı kalmış ve simüle bağırsak sıvısında ise 105-107 CFU/mL aralığında canlılıklarını sürdürmüştür. Bununla birlikte, 6 referans ve 7 L. bulgaricus izolatı müsini kullanmamış ve müsin varlığında ya hiç büyümemiş ya da ihmal edilebilir büyüme göstermiştir. Buna ek olarak, 17 bakteriden 13'ü müsin tabakasına %41.03-65.37 arasında değişen oranlarda bağlanmıştır. Ayrıca, değişen düzeylerdeki biyofilm oluşum etkinlikleri de bu bakterilerin varlığını ve bağırsak hücrelerine yapışmasını destekleyebilir. 7 LAB tarafından değişen miktarlarda (6.51-18.17 g/L) laktat üretilmiştir ve bu yetenek, mukus yolunu desteklemek için bir diğer önemli kriterdir. Tüm bu suşlar HT-29 hücre hattına bağlanmış ve kontrol ile karşılaştırıldığında müsin kalınlığında önemli artış göstermiştir. L. plantarum C47 & Lactobacillus AK50 izolatları istenilen özellikleri sağlayarak obezite karşıtı prototip adayı olarak seçilmiştir.