Métodos y materiales
El uso de material intestinal humano resecado fue aprobado por la junta del comité de ética de la Universidad de Turku y del Hospital Central de la Universidad de Turku. Las muestras de tejido se obtuvieron de pacientes con diverticulitis, carcinoma rectal, enfermedad intestinal inflamatoria y pacientes sometidos a operaciones por motivos diferentes de la inflamación o malignidad (controles). Se colocó el tejido resecado en hielo antes de los 20 minutos de la resección; fue cortado longitudinalmente y lavado suavemente en sal de fosfato con pH amortiguado (SFA; pH 7,2; 10 mM de fosfato) con 0,01% de gel hasta que ningún contenido fuera visible (figura 1), para dejar la superficie de la mucosa intacta. Desde el tejido, 9 mm de piezas circulares fueron cortadas y conservadas a -70 °C en SFA con 40% de glicerol hasta que fuera utilizada. No se observaron diferencias significativas en la adhesividad entre las muestras frescas y congeladas (datos no mostrados).
Figura 1. Tejido colónico humano. Nótese la lesión en la mucosa en la parte central del tejido.La unión a sitios diferentes del colon (ciego, colon ascendente, colon transverso derecho, colon transverso izquierdo y colon descendente) fue investigada para Lactobacillus rhamnosus GG (Valio Ltd. Helsinki, Finlandia), L casei Shirota (Yakult Pte. Ltd. Singapore), L. johnsonii La1, aislada de un producto LC1 Nestlé y Bifidobacterium lactis Bb12 (Chr. Hansen, Hørsholm, Dinamarca). La adhesividad específica por enfermedad fue evaluada para: L. rhamnosus GG; L. rhamnosus LC 705, Valio Ltd.; L. rhamnosus E-800, VTT, Espoo, Finlandia; L. breve PEL 1, Universidad de Helsinki, Helsinki, Finlandia y L. reuteri ING1, Ingman, Söderkulla, Finlandia. La influencia de un patrón alimentario, de un medio líquido a base de avena [14], sobre la adhesividad a la mucosa se evaluó para 14 bifidobacterias potencialmente probióticas. Los lactobacilos crecieron bajo condiciones de anaerobiosis en de Man, Rogosa y Sharpe broth (MRS; Merck, Darmstadt, Alemania) y las bifidobacterias se desarrollaron en forma anaerobiótica en el medio anaerobio de Gifu (MAG; Nissui Pharmaceutical Co. Ltd., Japón). Para marcar isotópicamente la bacteria desde el punto de vista metabólico, se agregó [metil-1,2-3H]-timidina (120 Ci/mmol; Amersham Biosciences, Reino Unido) para el lavado, nuevamente suspendido en SFA y el número de bacterias ajustados a 107-108 unidades formadoras de colonias (UFC)/ml antes del ensayo de adhesividad (ver más adelante).Para evaluar la capacidad de unión al tejido colónico humano, las fracciones de tejido fueron disueltas a temperatura ambiente y lavadas suavemente en ácido 4(2 hidroxietil) 1 piperazinaetano sulfónico (HEPES) amortiguada con solución salina de Hanks. Se ubicaron las piezas de tejido en los dispositivos de 24 placas de cultivo tisular con el lado correspondiente a la mucosa hacia arriba. Se agregaron 500 µl de suspensión bacteriana marcados por radioisótopos a los dispositivos para cubrir el tejido. Las piezas fueron incubadas durante 1 hora a 37 °C en un baño de agua para favorecer la unión de las bacterias. Después de lavar suavemente dos veces con SFA, la mucosa fue separada entonces y digerida durante la noche con 300 ml al 30% de agua oxigenada (H2O2) y 150 µl al 70% de ácido perclórico a 70 °C. Después del proceso de digestión, se determinó la radiactividad por centellografía líquida. La adhesividad está expresada como el porcentaje de radiactividad recuperada después de la unión, relacionada con la radiactividad de las suspensiones bacterianas agregadas al tejido colónico [8].Cada experimento fue realizado con tres muestras paralelas con el objeto de ajustar por posibles errores durante los procesos del ensayo. Los resultados de la adhesividad se muestran como el promedio ( desvío estándar) de los tres experimentos independientes.
Resultados
La adhesividad al tejido del colon ascendente fue significativamente más baja (p < 0.05; prueba de Friedman) para L. johnsnii La1 y B. lactis Bb12 que para los tejidos de otras partes del colon (tabla 1). La adhesividad específica de enfermedad fue observada para dos de las muestras probióticas examinadas (tabla 2).
En el caso de L. rhamnosus GG fue menor (p < 0.05; Mann-Whitney U test) que el tejido de control (4.9%) y el tejido de la diverticulitis (3.3%) cuando se lo comparó con tejido de IBD (9.7%) y tejido de carcinoma rectal (6.5%). La L. reuteri ING1 se adhirió significativamente mejor (p < 0.05; Mann-Whitney U test) para tejidos de IBD (8.7%) comparado con tejido de controles (3.7%), carcinoma rectal (5.3%) y diverticulitis (2.9%). Hubo una tendencia para L. rhamnosus E-800 para adherir también mejor el tejido IBD (8.9%) que el tejido de carcinoma rectal (4.2%). No obstante, esto no alcanzó significación estadística (p = 0.08; Mann-whitney U test).La exposición de la bifidobacteria potencialmente probiótica al producto líquido a base de avena reforzó significativamente (p < 0.05; Student´s t-test) la capacidad de unión de dos de las muestras examinadas de tejido colónico humano sano (tabla 3).
Discusión
La capacidad de adherirse a la mucosa intestinal es una propiedad importante de los microorganismos probióticos, al punto de ser considerado como el mecanismo clave de la funcionalidad probiótica [19]. Los métodos comúnmente usados para evaluar la capacidad adhesiva de los probióticos toman en cuenta solamente parte de la mucosa intestinal humana y pueden además dar una representación menos confiable de las cualidades de adhesión de una cepa particular. Por lo tanto es necesario el uso de varios modelos. Los métodos actualmente descritos representan a la mucosa intestinal completa (el mucus, los enterocitos y la flora) con la excepción de la mucosa asociada al sistema inmune.Así como ocurre en otros modelos in vitro, se ha observado adhesividad dependiente de la cepa. Además, nuestro método ofrece nuevas vías de caracterización de ésta en relación con el medio colónico. Dos de las cepas evaluadas mostraron unión específica de sitio en la mucosa colónica humana. Sin embargo, las diferencias son pequeñas y no está claro si son biológicamente importantes. Comparada con anteriores observaciones sobre la fijación de estos agentes a la mucosa intestinal [18], se demostró que la unión al tejido es baja. La razón para esto se desconoce, a pesar de que los bajos niveles de unión a tejidos intestinales no-linfoides que poseen los lactobacilos están de acuerdo con observaciones in vivo previas [23].Dos de las cepas examinadas exhibieron adhesión específica según la enfermedad. También aquí, las diferencias son pequeñas y la relevancia biológica todavía requiere ser precisada.Las observaciones sobre el sitio y la unión específicos según enfermedad son independientemente importantes, ya que no pueden ser estudiadas con otros modelos. Estos hallazgos pueden ayudar a explicar por qué cepas probióticas diferentes, aun de las mismas especies, tienen propiedades distintas [12]. Esta investigación ofrecería la posibilidad de elegir agentes específicos dirigidos a sitios o lesiones seleccionados en el intestino.Se ha demostrado ampliamente que la matriz alimentaria afecta la sobrevida y la funcionalidad de los probióticos, por ejemplo la leche comparada con el agua tiende a mejorarles la sobrevida [4][22]. Nosotros mostramos aquí que también un esquema alimentario no repetido todos los días influye significativamente en la adhesividad de las cepas de bifidobacterias seleccionadas para la mucosa intestinal humana. Tales elementos pueden abrir el camino a nuevas aplicaciones de estos agentes en los productos de utilización no frecuente [11]. También, en términos generales, la observación de que el patrón alimentario influye sobre la unión al intestino es importante puesto que los ensayos están normalmente realizados con amortiguadores del ph, mientras que en las aplicaciones terapéuticas habrá un esquema de alimentación definido. Este aspecto ha recibido escasa atención hasta la fecha [22].Una nueva posibilidad del uso de tejido intestinal humano resecado es el estudio de estos agentes en una forma tridimensional. Combinando la microscopia láser con bacterias probióticas marcadas con fluoresceína, la posición tridimensional de los probióticos viables en la mucosa y su interacción con los patógenos puede determinarse en tiempo real (figura 2).
Figura 2. Adhesión de Lactobacillus rhamnosus GG (marcado con rojo de Texas) y Salmonella eneterica Typhimurium (expresando una proteína fluorescente amarilla) al tejido intestinal humano tal como se observa a través de la microscopia láser. Los campos seleccionados corresponden al mismo lugar de la mucosa, pero con aumentos crecientes según se indica en el ángulo superior izquierdo de cada campo.Esto da la posibilidad de observar in situ la adhesividad de los probióticos.En conclusión, los resultados obtenidos proveen una base importante para el desarrollo posterior más extenso de las muestras intestinales resecadas, como un modelo para el estudio de la adhesividad LAB; tomando en cuenta las interacciones entre el epitelio gastrointestinal, el mucus y los huéspedes de la flora de la mucosa. El desarrollo de este método ofrece una ventaja más amplia sobre los ensayos in vitro actuales y las nuevas medidas de la selección terapéutica LAB, por ejemplo, y la caracterización de las interacciones con la flora normal.