Empleo de bacterias lácticas con actividad cinamil esterasa como estrategia nutricional para la prevención del Síndrome Metabólico

Abstract

Las cinamil esterasas (CE) son enzimas responsables de la liberación deácidos hidroxicinámicos a partir de sus formas esterificadas presentes en la paredcelular de cereales, frutas y verduras. Entre éstos ácidos, se encuentra el ácidoferúlico (AF), el cual es un compuesto fenólico con demostrada actividadantioxidante, hipoglucemiante e hipolipemiante, que puede ser empleado endiferentes enfermedades metabólicas. El Síndrome Metabólico (SM) es un conjuntode alteraciones metabólicas caracterizado principalmente por la presencia deobesidad abdominal, aumento de las concentraciones de triglicéridos, disminuciónde las concentraciones de HDL-colesterol, hipertensión arterial e hiperglucemia. ElSM incrementa el riesgo de desarrollar enfermedad cardiovascular y diabetes tipo 2,de manera que se ha convertido en un problema de salud pública importante entodo el mundo. El objetivo de este trabajo de tesis doctoral fue evaluar el empleo debacterias lácticas (BL) con actividad CE en un modelo murino de SM. Se estudiaron40 cepas de BL de las cuales se seleccionaron Lactobacillus fermentum CRL1446 (LfCRL1446) y Lactobacillus johnsonii CRL1231 (Lj CRL1231) por su capacidad de liberarAF a partir de sustratos sintéticos y de salvado trigo, presentando alta actividadferuloil esterasa (FE). Estas bacterias resistieron las condiciones del tractogastrointestinal manteniendo tanto la viabilidad como su actividad FE, por lo cualfueron elegidas para realizar los estudios in vivo. Para ello se utilizaron ratonesAlbinos Suizos machos de 6 semanas de edad, los cuales fueron divididos en 4grupos y alimentados diariamente durante un período de 14 semanas con una dietaconvencional (grupo control) y una dieta rica en grasa suplementada con de salvadode trigo (3 grupos SM). Los ratones recibieron mediante gavage: agua (grupocontrol y grupo SM), Lf CRL1446 (grupo SM+Lf) y Lj CRL1231 (grupo SM+Lj). Ladosis de administración fue de 108 UFC/día/ratón. En los 4 grupos de estudio sedeterminaron: ganancia de peso corporal (GPC), índice de adiposidad (IAd),eficiencia alimentaria (EA), actividad FE intestinal y parámetros metabólicos (niveles plasmáticos de glucosa, insulina, leptina, colesterol total, HDL-colesterol, LDLcolesteroly triglicéridos). Además se realizó la prueba de tolerancia oral a la glucosa(PTOG) y se determinó en contenidos de intestino grueso la producción de ácidosorgánicos y de metabolitos derivados del AF. Los resultados mostraron que la GPC,el IAd, la EA, los niveles plasmáticos de colesterol total, LDL-colesterol, triglicéridos,glucosa, insulina y leptina, como así también el área bajo la curva en la PTOG,tuvieron un aumento significativo en el grupo SM con respecto al grupo control. Enlos grupos SM que recibieron las cepas probióticas se observó para todas lasdeterminaciones anteriores una reducción con respecto al grupo SM. La actividad FEintestinal, los niveles plasmáticos de HDL-colesterol, así como la producción deácidos orgánicos y los metabolitos del AF en el colon, mostraron un aumento en losratones SM+Lf y SM+Lj, respecto al grupo SM. De acuerdo a los resultadosobtenidos, la administración oral de las cepas Lf CRL1446 y Lj CRL1231 aumenta laactividad FE intestinal, mejorando los marcadores bioquímicos del SM, por lo cualpodría emplearse como una estrategia nutricional en la prevención de estapatología.

Cinnamoyl esterases (CE) are enzymes responsible for the release of hydroxycinnamic acids from their esterified forms present in the cell wall of cereals, fruits and vegetables. Among these acids, ferulic acid (FA) is found, which is a phenolic compound with proven antioxidant, hypoglycemic and lipid-lowering activity, which can be used in different metabolic diseases. The Metabolic Syndrome (MS) is a group of metabolic disorders characterized mainly by the presence of abdominal obesity, increased triglyceride concentrations, decreased HDL-cholesterol levels, high blood pressure and hyperglycemia. The MS increases the risk of developing cardiovascular disease and type 2 diabetes, so that it has become a major public health problem throughout the world. The objective of this doctoral thesis was to evaluate the use of lactic acid bacteria (LAB) with CE activity in a murine model of MS. We studied 40 strains of LAB from which Lactobacillus fermentum CRL1446 (Lf CRL1446) and Lactobacillus johnsonii CRL1231 (Lj CRL1231) were selected for their ability to release FA from synthetic substrates and from wheat bran, presenting high activity feruloyl esterase (FE). These bacteria withstood the conditions of the gastrointestinal tract maintaining both the viability and their FE activity, for which they were chosen to carry out the studies in vivo. To this end, male Swiss albino mice of 6 weeks of age were used, which were divided into 4 groups and fed daily for a period of 14 weeks with a conventional diet (control group) and a diet rich in fat supplemented with wheat bran (3 SM groups). The mice received by gavage: water (control group and SM group), Lf CRL1446 (group SM+Lf) and Lj CRL1231 (group SM+Lj). The administration dose was 108 CFU/day/mouse. In the 4 study groups were determined: body weight gain (BWG), adiposity index (AI), food efficiency (FEF), intestinal FE activity and metabolic parameters (plasma levels of glucose, insulin, leptin, total cholesterol, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol and triglycerides). In addition, the oral glucose tolerance test (PTGO) was performed and the production of organic acids and metabolites derived from AF was determined in large intestine contents. The results showed that BWG, AI, FEF, the plasma levels of total cholesterol, LDL-cholesterol, triglycerides, glucose, insulin and leptin, as well as the area under the curve in the PTGO, had a significant increase in the SM group with respect to the control group. In the SM groups that received the probiotic strains, a reduction was observed for all the previous determinations with respect to the SM group. Intestinal FE activity, plasma levels of HDL-cholesterol, as well as the production of organic acids and FA metabolites in the colon, showed an increase in the SM+Lf and SM+Lj mice, with respect to the SM group. According to the results obtained, the oral administration of the strains Lf CRL1446 and Lj CRL1231 increases the intestinal FE activity, improving the biochemical markers of the MS, so it could be used as a nutritional strategy in the prevention of this pathology.