Acció moduladora de prebiòtics i probiòtics sobre la infecció per rotavirus en un model de rates lactants

Abstract

El rotavirus (RV) és el principal causant de diarrea greu en nens menors de cinc anys i, encara que es necessiten més estudis estandarditzats, hi ha evidència de que els probiòtics poden ajudar a lluitar contra el RV i contra altres patologies infeccioses i intestinals. Sobre aquesta base, l'objectiu de la present tesi va ser el d’avaluar l'efecte protector de productes relacionats amb els probiòtics i els prebiòtics contra les infeccions per rotavirus, utilitzant models experimentals en rata lactant.

Per aconseguir aquest objectiu, es va utilitzar un model d’infecció simple per RV ja existent, amb algunes noves variables. D'altra banda, es va desenvolupar un nou model de doble infecció per rotavirus en rates. Diverses variables immunològiques van demostrar que és adequat per a la realització d'estudis intervencionals, i sembla que les accions moduladores sobre la primera infecció tenen una influència sobre la resposta immunitària desenvolupada enfront a una segona infecció per RV. Això s'ha demostrat amb l'administració d’un calostre boví hiperimmune contra el RV (HBC) durant la primera infecció.

Pel que fa a la suplementació amb la soca probiòtica Bifidobacterium breve M-16V durant la lactància, s’ha observat que millora el desenvolupament de la immunitat de la mucosa en rates per mitjà de la modulació de l'expressió de TLR, la millora del procés de reclutament dels limfòcits T verges als GLM i la retenció dels limfòcits activats al compartiment intraepitelial, així com la potenciació de la síntesi d’IgA intestinal. D'altra banda, modula la infecció i la reinfecció per RV en el model d’infecció simple i doble, respectivament, alleugerint les manifestacions clíniques durant la primera infecció, però permetent a l'hoste elaborar la pròpia resposta immunitària, que l'ajudarà a controlar una segona infecció.

En quant a la suplementació prebiòtica durant la lactància en rates, la barreja prebiòtica scGOS/lcFOS 9:1 (Immunofortis), tot i presentar un efecte directe sobre la consistència de les femtes, ha mostrat efectes beneficiosos contra la infecció per RV i ha modulat la reinfecció en el model de doble infecció, mostrant una important acció immunomoduladora. Aquests efectes han estat comparables als del prebiòtic Bimuno® GOS. Com a simbiòtic, quan s’ha avaluat en combinació amb el probiòtic B. breve M-16V, s’ha mostrat molt eficaç en la modulació de la diarrea induïda per RV, així com en la modulació de la resposta immunitària i de la reinfecció per RV en el model preclínic de doble infecció. Per contra, la combinació d’Immunofortis® amb oligosacàrids acídics derivats de pectina (pAOS) no ha potenciat el seu efecte preventiu sobre el model de gastroenteritis per RV en rata.

D'altra banda, la suplementació amb un postbiòtic (una llet fermentada per B. breve i Streptococcus thermophilus) durant la lactància en rates, ha estat capaç de prevenir gairebé totes les manifestacions derivades de la diarrea induïda per RV, mentre que també ha modulat la resposta immunitària anti-RV. L’addició d’Immunofortis® a aquest postbiòtic no ha mostrat efectes clars de sinèrgia.

Com a conclusió general, tots els productes estudiats, essent el probiòtic i el postbiòtic els més eficaços, han mostrat efectes beneficiosos sobre la gastroenteritis induïda per RV en el model de rata lactant, modulant les variables clíniques i resposta immunitària en primeres etapes de vida. Així i tot, calen més estudis per comprendre millor el seu mecanisme d'acció i per a ser considerats per a la seva inclusió en preparats per a lactants o suplements, com estratègies per a la protecció contra la diarrea induïda per RV en nens.

Rotavirus (RV) is the leading cause of severe diarrhoea among infants and young children and there is evidence that probiotics can help to fight against RV infection. The aim of the present thesis was to evaluate the protective effect of probiotics, prebiotics and other related products against RV infections using the suckling rat as experimental model.

To achieve this objective, an updated model of simple RV infection and a new RV double-infection model in rat were used. Regarding the probiotic effect, the supplementation with Bifidobacterium breve M-16V improved the development of mucosal immunity in early-life rats. Moreover, it attenuated RV infection and reinfection by ameliorating diarrhoea during first infection but allowing the host to elaborate its own immune response, which seems to help control the second infection.

Regarding the prebiotic effect, scGOS/lcFOS 9:1 (Immunofortis) ameliorated RV infection in the single-infection model and modulated reinfection in the double RV infection model, showing a high immunomodulatory action. Its effect was comparable to that of the prebiotic Bimuno GOS. A synbiotic combining the scGOS/lcFOS prebiotic with the probiotic Bifidobacterium breve M-16V, was highly effective in modulating RV-induced diarrhoea as well as modulating immune response and RV reinfection in the double-infection preclinical model. Conversely, the combination of Immunofortis with pectin-derived acidic oligosaccharides (pAOS) did not potentiate its preventive effect.

The postbiotic supplementation with a Bifidobacterium breve and Streptococcus thermophilus-fermented formula, and its combination with scGOS/lcFOS were able to prevent almost all features derived from the RV-induced diarrhoea and they also modulated the anti-RV immune response.

Overall, all tested products showed beneficial effects on the RV-induced gastroenteritis in the neonatal rat model, modulating clinical biomarkers and immune system responses early in life, with the probiotic and the postbiotic being the most effective. Further studies are needed in order to better understand their mechanism of action and for them to be considered for inclusion in infant formulas or supplements as strategies for protecting against human RV-induced diarrhoea in children.