Karakterizacija molekularnih osnova zaštitnog efekta egzopolisaharida laktobacila u modelu DA pacova izloženih produženom delovanju kadmijuma(II)
Characterization of the molecular basis of the protective effect of the exopolysaccharides from lactobacilli in the DA rats mod el exposed to prolonged cadmium(ii) exposure
Докторанд
Brdarić, EmililjaМентор
Živković, MilicaЧланови комисије
Jovčić, BrankoLozo, Jelena
Mirkov, Ivana
Mutić, Jelena
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
Kadmijum, široko rasprostranjen toksičan metal, izaziva brojne negativne zdravstvene efekte zbog
čega je neophodno naći adekvatne načine zaštite od dejstva ovog metala. Poznato svojstvo nekih
laktobacila da interaguju sa metalima se sve češće pripisuje prisustvu egzopolisaharida (EPS) na
površini ćelije za koji je pokazano da može da formira komplekse sa jonima kadmijuma u vodenom
rastvoru. Međutim, mehanizmi zaštitnog dejstva EPS na organizme nisu poznati. Među obećavajućim
kandidatima iz naše laboratorijske kolekcije (BGLMM), se istakao EPS-AN8, izolovan i prečišćen iz
soja Lactiplantibacillus plantarum BGAN8. In silico analiza genetičkih determinanti odgovornih za
biosintezu EPS-AN8 i detaljna karakterizacija fizičko-hemijskih osobina je ukazala da je reč o
heteropolisaharidu sa potencijalno visokim afinitetom za vezivanje kadmijumovih jona. Ispitivanja
in vitro su pokazala da EPS-AN8 štiti intestinalne epitelne ćelije od negativnog dejstva
kadmijuma(II), tako što snižava ...parametre oksidativnog stresa i inflamacije u ćelijama, i čuva
međućelijske veze. S obzirom da su, za opštu populaciju, glavni izvori kadmijuma hrana i piće,
ispitivanje in vivo zaštitnih efekta EPS-AN8 je praćeno u pacovima koji su paralelno izloženi
produženom, oralnom unosu niže (5 mg/L) i više (50 mg/L) doze jona kadmijuma. Pri unosu EPS-
AN8 zabeleženo je smanjeno deponovanje metala u tkivima, ublažavanje histoloških oštećenja
duodenuma, jetre i bubrega, kao i sniženi parametri oksidativnog stresa i inflamacije u duodenumu.
Dodatno, primećene su i slabije izražene promene u sastavu mikrobiote duodenuma karakteristične
za oralnu izloženost kadmijumu(II). Pretpostavljeni mehanizmi uspostavljene zaštite mogu biti
bazirani na ogromnom kapacitetu EPS-AN8 za vezivanje kadmijumovih jona i/ili njegovim direktnim
effektom na ublažavanje oštećenja izazvanih kadmijumom.
Cadmium, a widespread toxic metal, causes numerous negative health effects, leading to the urgent
need to find adequate protection. The known ability of some lactobacilli to interact with metals is
increasingly attributed to the presence of the surface exopolysaccharides (EPS). It has been shown
that EPS could form complexes with cadmium ions in aqueous solution. However, the possible
mechanisms of the EPS-mediated protection in organisms are not known. Among the others
candidates from our laboratory collection (BGLMM), EPS-AN8, derived from the strain
Lactiplantibacillus plantarum BGAN8, stood out. In silico analysis of the genetic background
responsible for EPS-AN8 biosynthesis and characterization of the physicochemical properties
indicated that EPS-AN8 is the heteropolysaccharide with a putative high affinity for binding
cadmium. In vitro assays showed that EPS-AN8 protects intestinal epithelial cells from the
deleterious effect of cadmium, by lowering the parameters of o...xidative stress and inflammation in
cells, and maintaining intercellular junctions. For the general population, the main source of cadmium
is diet. Orally given EPS-AN8, and exposure of rats to prolonged, oral intake of lower (5 mg/L) and
higher (50 mg/L) dose of cadmium(II) resulted in decreased body burden of this metal, lowered level
of histological damages in the duodenum, the liver and the kidneys and reduced parameters of
oxidative stress and inflammation. Additionally, EPS-AN8 led to less pronounced cadmium induced
changes of the duodenal microbiota composition. The possible mechanisms of the EPS-AN8
established protection may be based on its enormous capacity to adsorb cadmium ions and/or its direct
effect to mitigate cadmium-provoked damages.