El objetivo general del proyecto PREDISMET (I+D colaborativos 2020-2022) era la identificación y caracterización, mediante distintas aproximaciones, de cepas bacterianas o de sus metabolitos que, de forma aislada o en combinación con compuestos prebióticos, fueran capaces de revertir las alteraciones en la composición de la microbiota intestinal (disbiosis) que caracteriza las enfermedades relacionadas con el síndrome metabólico como la obesidad, así como determinar su seguridad.
El objetivo último del proyecto era, en un futuro próximo, poder dar lugar al desarrollo y explotación industrial de agentes probióticos, prebióticos o simbióticos para el tratamiento de las alteraciones metabólicas de estas enfermedades, como son el exceso de adiposidad, la resistencia a la insulina, dislipidemias, o hígado graso.
Así, el consorcio entre CNTA y CIN-UNAV ha obtenido los siguientes resultados:
- De manera inicial, CNTA ha trabajado en la selección de especies bacterianas candidatas a ser desarrolladas como agentes probióticos, para lo cual ha llevado una exhaustiva puesta a punto de distintas pruebas que miden la aptitud probiótica in vitro: pruebas de resistencia a antibióticos, pruebas de resistencia frente a los simulantes gástrico e intestinal, actividad beta-galactosidasa, capacidad de hidrolizar sales biliares, producción de ácidos grasos de cadena corta, pruebas de adhesión bacteriana al epitelio intestinal, capacidad inmunomoduladora, actividad sobre la producción de óxido nítrico celular y actividad lipolítica in vitro. Toda esta batería de pruebas permitió seleccionar tres cepas de Lactobacillus (Cepas A, P y S) como cepas potencialmente probióticas para su evaluación funcional posterior.
- CNTA ha desarrollado un simulante colónico en el cual se mantienen estables los recuentos de las 3 bacterias indicadoras (seleccionadas como representantes del microbiota intestinal) en un sistema fermentador in vitro de trabajo discontinuo durante 19 horas. Además, se ha desarrollado una herramienta molecular (q-PCR) para hacer seguimiento de las cepas indicadoras del sistema de fermentación colónica in vitro.
- Se ha seleccionado una mezcla de aceite de semilla de borraja (rico en ácidos grasos poliinsaturados omega-6) y el polifenol quercetina como ingrediente con actividad prebiótica, por su capacidad de incrementar la diversidad bacteriana en roedores.
- El CIN-UNAV ha llevado a cabo un cribado in vivo (modelo de C. elegans) de la posible actividad antiobesogénica de las cepas bacterianas seleccionadas por CNTA como potenciales probióticos. Este estudio ha permitido demostrar que las tres cepas de Lactobacillus (Cepas A, P y S) seleccionadas eran capaces de reducir la grasa corporal del nematodo, alargar su esperanza de vida, reducir el estrés oxidativo y el envejecimiento. Además, se ha demostrado que las distintas propiedades observadas eran independientes de un efecto en el desarrollo de C. elegans, además de emplear mecanismos que engloban la señalización de la insulina y la beta-oxidación de ácidos grasos. Estos estudios han llevado a la selección de dos de las tres cepas de Lactobacillus (Cepas P y S) para su evaluación funcional en modelo roedor.
- CNTA ha llevado a cabo la puesta a punto de la obtención de postbióticos de origen bacteriano de estas tres cepas candidatas mediante el aislamiento del sobrenadante libre de células (SLC) resultante del crecimiento de los probióticos in vitro. El cribado in vitro (cultivos celulares) e in vivo (C.elegans) de estos SLC ha permitido identificar la actividad anti-lipogénica y/o lipolítica de los mismos.
- El análisis metabolómico no dirigido de los SLC de las tres cepas bacterianas, así como de otras cepas procedentes del cepario de CNTA, ha permitido identificar distintos metabolitos producidos por las distintas bacterias. Uno de estos metabolitos, encontrado en el SLC de la cepa S de Lactobacillus, ha sido confirmado empleado un patrón comercial.
- El cribado in vitro empleando líneas celulares del metabolito identificado y confirmado en el SLC de la cepa S de Lactobacillus ha demostrado propiedades anti-lipogénicas y anti-adipogénicas en hepatocitos HepG2 y pre-adipocitos 3T3-L1 MBX, respectivamente.
- CNTA ha llevado a cabo el estudio de fermentación colónica in vitro para determinar el efecto de la adición de incgredientes prebióticos al crecimiento bacteriano. Ha trabajado con la adición de un 0,8% de un fructooligosacárido (FOS) de cadena corta con propiedades interesantes para el cultivo de bacterias beneficiosas.
- CIN-UNAV ha llevado a cabo la evaluación funcional de las cepas probióticas seleccionadas (Lactobacillus P y S) en combinación con una mezcla prebiótica de aceite de semilla de borraja y quercetina (sinbióticos) en un modelo de rata con obesidad inducida por la dieta. Este estudio ha demostrado que la suplementación con las cepas probióticas, tanto de forma libre como combinada con el ingrediente prebiótico, mostraba un efecto reductor significativo frente a la acumulación de tejido adiposo, control de la glucemia, o marcadores de inflamación entre otros.
- El estudio metagenómico realizado mediante secuenciación 16S de las heces de los animales de los distintos grupos mostró que los probióticos afectaban de forma significativa a la composición de la microbiota intestinal, tanto a nivel de especie como de diversidad bacteriana.
- Se han llevado a cabo estudios de metabolómica no dirigida a partir del suero de los animales de los distintos grupos que están permitiendo identificar cambios en el perfil de metabolitos asociados a cada probiótico y/o sinbiótico.
- Finalmente, la UNAV llevó a cabo un estudio toxicológico en un modelo de rata Wistar, que demostró la seguridad de las cepas de Lactobacillus y del prebiótico seleccionado.
Por tanto, se puede decir que el proyecto PREDISMET ha permitido tanto a CNTA como al CIN-UNAV obtener una gran cantidad de información sobre las propiedades de dos cepas bacterianas de Lactobacillus que, tanto de forma libre como combinada con un ingrediente prebiótico, presentan potencial para ser desarrolladas como posibles agentes probióticos y/o sinbióticos con eficacia frente a parámetros relacionados con el síndrome metabólico, como la obesidad o la resistencia a la insulina.
