Study of the activity of natural compounds against rotavirus and foodborne bacteria: molecular mechanisms and effect of technological treatments
Los alimentos contienen componentes con efectos beneficiosos para la salud, siendo el intestino el primer objetivo de su acción. Entre los componentes de los alimentos con actividad biológica, las proteínas y péptidos, especialmente los procedentes de la leche, han despertado un gran interés científ...
| Autores: | , |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Zaragoza |
| Repositorio: | Zaguán. Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza |
| OAI Identifier: | oai:zaguan.unizar.es:145032 |
| Acceso en línea: | http://zaguan.unizar.es/record/145032 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | enterovirus tratamiento térmico de alimentos y productos lácteos biología celular productos derivados de los lácteos |
| Sumario: | Los alimentos contienen componentes con efectos beneficiosos para la salud, siendo el intestino el primer objetivo de su acción. Entre los componentes de los alimentos con actividad biológica, las proteínas y péptidos, especialmente los procedentes de la leche, han despertado un gran interés científico, principalmente por su potencial uso como ingredientes, ya que son capaces de mejorar tanto el valor nutricional como funcional de los alimentos, aportando beneficiosos efectos en la salud. Más concretamente, en los últimos años los estudios se han centrado en el uso de componentes de la leche frente a una amplia gama de virus. Entre ellos, el rotavirus es la principal causa de gastroenteritis aguda en recién nacidos y niños menores de cinco años, así como un importante patógeno animal. A pesar de la introducción de las vacunas frente a los rotavirus, los desafíos relacionados con la asequibilidad y la accesibilidad subrayan la necesidad de estrategias alternativas para combatir la infección por rotavirus. <br />La presente Tesis Doctoral ha explorado el potencial de varios componentes y subproductos lácteos para inhibir la infección por rotavirus, así como el efecto de la aplicación de algunos tratamientos tecnológicos sobre su bioactividad. Para llevar a cabo este objetivo, diversas fracciones lácteas, como proteínas del lactosuero y mazada, como la lactoferrina y las inmunoglobulinas, péptidos de la leche como el componente 3 de la proteosa peptona y también vesículas extracelulares, se obtuvieron a partir de leche de diferentes especies <br />Las muestras lácteas se aislaron mediante procedimientos de precipitación, técnicas cromatográficas y procesos tecnológicos. Se aplicaron diferentes tratamientos antes o después del aislamiento de estas fracciones y compuestos, e incluyeron tanto procesamiento térmico, como pasteurización y esterilización UHT; como procesamiento no térmico, como alta presión hidrostática y homogeneización a ultra-alta presión. A continuación, se estudió la capacidad antirrotaviral de las muestras lácteas mediante un ensayo de infección in vitro de dos líneas celulares diferentes por rotavirus. La primera línea celular fue Caco-2, una línea celular de carcinoma de colon humano que se cultivó durante varios días para alcanzar el estado diferenciado. Caco-2, aunque son células epiteliales del colon, al diferenciarse adquieren las características de los enterocitos maduros, sirviendo, así como modelo del epitelio del intestino delgado humano. La segunda línea celular que se utilizó fue MA104, la línea celular epitelial del riñón del mono verde africano. Se trata de una línea celular bien caracterizada que se ha utilizado tradicionalmente en estudios de rotavirus debido a su sensibilidad particularmente alta a este virus; sin embargo, se considera un modelo fisiológicamente menos relevante ya que estas células no expresan las características morfológicas y funcionales de las células intestinales. En conjunto, se realizaron tres tipos de ensayos de infección para evaluar el mecanismo de acción contra el rotavirus: (i) neutralización del rotavirus, (ii) bloqueo del receptor celular y (iii) actividad posterior a la unión. <br />Los resultados incluidos en los artículos de los capítulos 1 y 3 de este compendio, mostraron que la leche, independientemente de su origen, es una fuente valiosa de compuestos bioactivos con actividad contra rotavirus, siendo el suero, las inmunoglobulinas y la lactoferrina, los que presentan mayor capacidad frente a la cepa WC3 de rotavirus bovino. El mecanismo antirrotaviral empleado por estas muestras estuvo más relacionado con la neutralización del virus (efecto virucida) en una etapa temprana de la infección y menos con la interacción de las muestras lácteas con los receptores celulares o el virus en una etapa post-infección (efecto protector). Además, el enriquecimiento de las fracciones lácteas con fracciones de inmunoglobulinas activas impulsó su capacidad antirrotaviral. <br />Por otra parte, se ha demostrado que el uso de determinados procesos tecnológicos de la industria láctea impacta en mayor o menor medida en la actividad antirrotaviral de los constituyentes de la leche, como se demuestra en los artículos incluidos en los capítulos 3 y 4. En concreto, la aplicación de la pasteurización a alta temperatura y corto tiempo (75 °C durante 15 s), y el tratamiento con altas presiones hidrostáticas (500 MPa durante 10 min o 600 MPa durante 5 min), a muestras de lactosuero y mazada no condujeron a una pérdida significativa de su actividad antirrotaviral. Al mismo tiempo, el lactosuero bovino sometido a homogeneización a ultra-alta presión a 100 y 200 MPa mantuvo su alta capacidad de neutralización de rotavirus. Sin embargo, la homogeneización a 250 MPa dio como resultado la pérdida de dicha bioactividad. Al mismo tiempo, la actividad antirrotaviral de la grasa residual presente en el lactosuero no se vio afectada por esos tratamientos de homogeneización a ultra-alta presión, en cuanto a su actividad neutralizante de rotavirus. <br />Además, se demostró que las vesículas extracelulares aisladas de leche bovina, humana y caprina también poseen actividad antirrotaviral. Las vesículas extracelulares indujeron un efecto endógeno en las células Caco-2, lo que resultó en una reducción significativa de la infección inducida por las cepas de rotavirus Wa humana y WC3 bovina. Se descubrió que las propiedades antivirales de las vesículas extracelulares de la leche estaban asociadas con interacciones sinérgicas en las etapas previas y posteriores a la unión de la infección viral. Cuando se evaluó el efecto del procesamiento de la leche sobre la eficacia de las vesículas extracelulares de leche bovina, se descubrió que después de la pasteurización a alta temperatura y corto tiempo, las vesículas extracelulares mantenían su actividad, mientras que tras la aplicación de la homogeneización no se observó efecto antiviral. Estas observaciones han sido publicadas en el artículo incluido en el capítulo 5 de este compendio. <br />Finalmente, una parte de la presente tesis se dedicó a explorar la bioactividad de algunos componentes naturales de un origen no lácteo, utilizando el mismo modelo de neutralización de rotavirus. Así, mediante extracción se obtuvieron diferentes muestras del alga parda Fucus vesiculosus y se ensayaron in vitro frente a la cepa de rotavirus bovino WC3. Se reveló que los extractos completos y el precipitado de fucoidan crudo del alga habían neutralizado el rotavirus en una forma dosis-respuesta y que el fraccionamiento por peso molecular afecta significativamente a esta bioactividad. Al mismo tiempo, se descubrió que uno de estos extractos de alto peso molecular tenía una importante actividad antibacteriana, ya que inhibía el crecimiento de varias bacterias transmitidas por los alimentos, como Campylobacter jejuni, Salmonella Typhimurium y Listeria monocytogenes. Estos resultados han sido publicados en el artículo incluido en el capítulo 7 de este compendio. <br />En general, las evidencias aportadas por este estudio, en cuanto a la capacidad antirrotaviral de varias fracciones y proteínas de la leche, del calostro y también de las algas, pueden contribuir a revalorizar los productos de los que se obtienen, como fuentes potenciales de ingredientes para alimentos funcionales. <br /> |
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