The complex interaction between the human intestinal microbiota (HIM), diet and health has promoted the development of strategies to modulate the HIM with probiotics and functional foods containing them, in order to preserve healthy state and manage dysbiosis. An association between the HIM and colorectal cancer (CRC) has been recently recognized by the scientific community. Several studies were performed to evaluate a possible use of probiotics in the CRC prevention and treatment. The aim of this study was to investigate in vitro anti-proliferative activity of putative and proved probiotics lactic acid bacteria (LAB) on human cancerous Caco-2 and HT-29 cells. The putative probiotics Lactobacillus (L.) plantarum S2T10D, L. plantarum O2T60C, L. plantarum S11T3E, and L. pentosus S3T60C, isolated from green table olive fermentations, and the reference probiotics, L. rhamnosus GG, L. reuterii DSM 17938 and L. johnsonii La1 of human origin, were used in this study. First, to assess a potential action in situ, adhesion capabilities of the seven strains were analyzed on both the cell lines. The anti-proliferative action of the strains towards the cancerous cells was assessed by means of Sulphorodamine-B (SRB) assay. Different concentrations (6, 7, 8 log10 CFU ml-1) of viable bacteria (VB) and heat-inactivated bacteria (HIB), as well as bacterial supernatants (BS) with neutralized pH or as such, were incubated with the Caco-2 and HT-29 models for 24 and 48 hours. Following, the most effective tested conditions among those described above were tested with 3,(4,5-dimethylthiazol-2)2,5 diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, in order to highlight their effective cytotoxic action towards the cancerous cells, as well. The experimental results obtained show that all bacteria adhered to the cancerous models with different percentages of adhesion. The VB showed different percentages of anti-proliferative action towards the HT-29 and Caco-2, which increased with higher bacteria concentrations and longer incubation times. The HIB did not show anti-proliferative activity, either on Caco-2 not on HT-29. On the other hand, the BS reduced the proliferation of both the cell lines. Supposing that this effect is due to media acidification, pH was buffered and the experiment repeated. The results indicate that BS inhibited eukaryotic cellular growth even at buffered pH. Therefore, the cytotoxicity exerted by the BS on the cancerous cells was further investigated with the MTT assay. After 24 and 48 hours of incubation the BS showed cytotoxic effect both on Caco-2 and HT-29 models with the proceed of the incubation time, even when pH was neutralized. All together, these results have shown a possible in situ strain specific action on the cancerous cells. Moreover, the SB of the putative probiotics have shown anti-proliferative and cytotoxic action that is comparable (except for L. plantarum O2T60C) to that of the proved ones. The reduction of proliferation exerted on cancerous cells by all the bacterial strains is primarily related to their metabolic activity, (most probably production of proteins and/or organic acids) and a possible involvement of the bacterial wall in the anti-proliferative action is excluded. This in vitro study has pointed out that the anti-proliferative activity is present in bacterial strains not of human origin, revealing new possible probiotics to be employed in the prevention of colon cancer.
La complessa interazione tra microbiota intestinale umano (MIU), dieta e salute ha promosso lo sviluppo di strategie per modulare il MIU con probiotici e alimenti funzionali che li contengono, al fine di preservare la salute e gestire condizioni disbiotiche. Recentemente la comunità scientifica ha riconosciuto un'associazione tra MIU e cancro del colon-retto (CCR). Sono stati condotti diversi studi per esaminare un possibile utilizzo dei probiotici nella prevenzione e trattamento del CCR. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di valutare l'attività antiproliferativa in vitro di batteri lattici putativi ed approvati probiotici su cellule cancerose umane Caco-2 ed HT-29. In questo studio sono stati utilizzati i potenziali probiotici Lactobacillus (L.) plantarum S2T10D, L. plantarum O2T60C, L. plantarum S11T3E e L. pentosus S3T60C, isolati da fermentazioni di olive verdi da tavola ed i probiotici di riferimento L. rhamnosus GG, L. reuterii DSM 17938 e L. johnsonii La1 di origine umana. In primo luogo, per valutare un potenziale d'azione in situ, sono state analizzate le capacità adesive dei sette ceppi su entrambe le linee cellulari. L'azione antiproliferativa dei ceppi sulle cellule cancerose è stata valutata mediante dosaggio della Sulforodamina-B (SRB). Differenti concentrazioni (6, 7, 8 log10 UFC ml-1) di batteri vitali (BV), batteri inattivati termicamente (BIT), nonché di surnatanti batterici (SB) con pH neutralizzato o tal quali, sono state incubate con Caco-2 ed HT-29, per 24 e 48 ore. In seguito, le condizioni più efficaci testate tra quelle descritte sopra, sono state valutate con il saggio 3, (4,5-dimetiltiazol-2) 2,5 diphenyltetrazolium bromuro (MTT), per evidenziare l'effetto citotossico verso le cellule cancerose. I risultati sperimentali ottenuti evidenziano che tutti i batteri hanno aderito ai modelli tumorali con diverse percentuali di adesione. I BV hanno mostrato differenti percentuali di antiproliferazione delle Caco-2 ed HT-29 con l'aumentare delle concentrazioni batteriche ed il procedere del tempo di incubazione. I BIT non hanno mostrato attività antiproliferativa, né su Caco-2 né su HT-29. I SB hanno ridotto la proliferazione di entrambe le linee cellulari, principalmente per l'acidificazione del terreno effettuata dai batteri. Tuttavia, i SB hanno inibito la crescita cellulare eucariotica anche a pH tamponato. Pertanto, è stata ulteriormente analizzata la citotossicità esercitata dai SB sulle cellule cancerose con il saggio MTT. Dopo 24 e 48 ore di incubazione, i SB hanno mostrato effetto citotossico sia su Caco-2 sia su HT-29 con il procedere del tempo di incubazione, anche quando il pH è stato neutralizzato. Complessivamente, i risultati hanno messo in luce una possibile azione ceppo-specifica in situ sulle cellule cancerose umane. Inoltre, i SB di tutti i putativi probiotici, escluso L. plantarum O2T60C, hanno mostrato attività antiproliferativa e citotossica comparabile a quella dei probiotici approvati. La riduzione della proliferazione delle cellule cancerose effettuata dai ceppi batterici è principalmente relativa all'attività metabolica di questi ultimi e probabilmente correlata alla loro produzione di proteine e/o acidi organici. In questo studio è escluso un possibile coinvolgimento della parete batterica nell'azione antiproliferativa. Questo lavoro ha evidenziato l'attività antiproliferativa di ceppi batterici, non di origine umana, che potrebbero essere utilizzati come nuovi probiotici.
Attività antiproliferativa di batteri lattici putativi ed approvati probiotici su modelli cancerosi umani Caco-2 ed HT-29.
CATI, VERONICA
2013/2014
Abstract
La complessa interazione tra microbiota intestinale umano (MIU), dieta e salute ha promosso lo sviluppo di strategie per modulare il MIU con probiotici e alimenti funzionali che li contengono, al fine di preservare la salute e gestire condizioni disbiotiche. Recentemente la comunità scientifica ha riconosciuto un'associazione tra MIU e cancro del colon-retto (CCR). Sono stati condotti diversi studi per esaminare un possibile utilizzo dei probiotici nella prevenzione e trattamento del CCR. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di valutare l'attività antiproliferativa in vitro di batteri lattici putativi ed approvati probiotici su cellule cancerose umane Caco-2 ed HT-29. In questo studio sono stati utilizzati i potenziali probiotici Lactobacillus (L.) plantarum S2T10D, L. plantarum O2T60C, L. plantarum S11T3E e L. pentosus S3T60C, isolati da fermentazioni di olive verdi da tavola ed i probiotici di riferimento L. rhamnosus GG, L. reuterii DSM 17938 e L. johnsonii La1 di origine umana. In primo luogo, per valutare un potenziale d'azione in situ, sono state analizzate le capacità adesive dei sette ceppi su entrambe le linee cellulari. L'azione antiproliferativa dei ceppi sulle cellule cancerose è stata valutata mediante dosaggio della Sulforodamina-B (SRB). Differenti concentrazioni (6, 7, 8 log10 UFC ml-1) di batteri vitali (BV), batteri inattivati termicamente (BIT), nonché di surnatanti batterici (SB) con pH neutralizzato o tal quali, sono state incubate con Caco-2 ed HT-29, per 24 e 48 ore. In seguito, le condizioni più efficaci testate tra quelle descritte sopra, sono state valutate con il saggio 3, (4,5-dimetiltiazol-2) 2,5 diphenyltetrazolium bromuro (MTT), per evidenziare l'effetto citotossico verso le cellule cancerose. I risultati sperimentali ottenuti evidenziano che tutti i batteri hanno aderito ai modelli tumorali con diverse percentuali di adesione. I BV hanno mostrato differenti percentuali di antiproliferazione delle Caco-2 ed HT-29 con l'aumentare delle concentrazioni batteriche ed il procedere del tempo di incubazione. I BIT non hanno mostrato attività antiproliferativa, né su Caco-2 né su HT-29. I SB hanno ridotto la proliferazione di entrambe le linee cellulari, principalmente per l'acidificazione del terreno effettuata dai batteri. Tuttavia, i SB hanno inibito la crescita cellulare eucariotica anche a pH tamponato. Pertanto, è stata ulteriormente analizzata la citotossicità esercitata dai SB sulle cellule cancerose con il saggio MTT. Dopo 24 e 48 ore di incubazione, i SB hanno mostrato effetto citotossico sia su Caco-2 sia su HT-29 con il procedere del tempo di incubazione, anche quando il pH è stato neutralizzato. Complessivamente, i risultati hanno messo in luce una possibile azione ceppo-specifica in situ sulle cellule cancerose umane. Inoltre, i SB di tutti i putativi probiotici, escluso L. plantarum O2T60C, hanno mostrato attività antiproliferativa e citotossica comparabile a quella dei probiotici approvati. La riduzione della proliferazione delle cellule cancerose effettuata dai ceppi batterici è principalmente relativa all'attività metabolica di questi ultimi e probabilmente correlata alla loro produzione di proteine e/o acidi organici. In questo studio è escluso un possibile coinvolgimento della parete batterica nell'azione antiproliferativa. Questo lavoro ha evidenziato l'attività antiproliferativa di ceppi batterici, non di origine umana, che potrebbero essere utilizzati come nuovi probiotici.| File | Dimensione | Formato | |
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