Tvorba biofilmu u probiotických kultur a možnosti jeho využití ve farmacii
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Práce byla zaměřena na vývoj adhezivní formy probiotik ve formě biofilmu na kombinovaných nosičích s prebiotickou složkou, druhá část práce byla věnována vlivu potravin na množení a přežívání vybraných typů probiotických bakterií. Dále byl sledován vliv individualizované probiotické suplementace na změny střevního mikrobiomu člověka. V první části práce byly vybrány a otestovány vhodné adherentní probiotické kmeny pro tvorbu biofilmu. Podařilo se zavést metody a otestovat různé varianty nosičů pro kultivaci a navázání bakterií. In vitro experimenty ověřily stabilitu biofilmu a jeho odolnost vůči nízkému pH, žluči a antibiotikům ve srovnání s planktonní formou. Rovněž byl sledován antimikrobiální efekt probiotických kmenů ve formě biofilmu. Kultivace multidruhového biofilmu na kombinovaném nosiči byla optimalizována a zároveň byla potvrzena stabilita biofilmu a finální životnost probiotických bakterií. Ve druhé části práce byl hodnocen vliv různých potravin a nápojů na životaschopnost probiotických bakterií důrazem na simulaci průchodu gastrointestinálním traktem. Byly testovány jak modelové roztoky (různé koncentrace alkoholu, cukru, soli, bílkovin a různé pH) tak různé druhy skutečných potravin a nápojů. Vliv potravin a nápojů byl testován na monokulturách Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium breve a na probiotických kapslích obsahujících smíšenou kulturu probiotických mikroorganismů. Přežití probiotik v různých potravinových matricích v simulovaném prostředí gastrointestinálního traktu bylo kvantitativně odlišné. Podařilo se definovat potraviny vhodné pro podporu množení probiotických bakterií. Poslední část práce byla zaměřena na cílenou úpravu střevního mikrobiomu individualizovanými probiotiky, kterábyla připravena na základě molekulárně biologické analýzy střevního mikrobiomu zaměřené na detekci procentuálního zastoupení laktobacilů, bifidobakterií a kmenů Firmicutes a Bacteroidetes. Personifikovaná probiotická suplementace potvrdila pozitivní efekt tohoto přístupu na změny mikrobiomu zejména na zvýšení obsahu laktobacilů, bifidobakterií a celkové diverzity mikrobiomu.
The work was comprehensively focused on the development of adhesive forms of probiotics in the form of a biofilm on combined carriers with a prebiotic component. The second part dealed with the influence of food on the multiplication and survival of selected types of probiotic bacteria. Subsequently, the effect of individualized probiotic supplements on changes in the human intestinal microbiome was monitored. Suitable adherent probiotic strains for biofilm formation were selected and tested. Methods have been introduced and different variants of carriers for culturing and binding bacteria have been tested. In vitro experiments verified the stability of biofilm stucture and its resistance to low pH, bile and antibiotics in comparison with the planktonic cell form. The antimicrobial effect of probiotic strains in the form of a biofilm was studied. The cultivation of the multispecies biofilm on the combined carrier was optimized and the stability of the biofilm and the final viability of probiotic bacteria were confirmed. Furthermore, the influence of various foods and beverages on the viability of probiotic bacteria was evaluated with emphasis on the simulation of passage through the gastrointestinal tract. Both models, solutions with standardised concentrations of alcohol, sugar, salts, proteins or different pH and different types of real foods and beverages were tested. The effect of food and beverages was tested on monocultures of Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium breve and on probiotic capsules containing a mixed culture of probiotic microorganisms. The survival of probiotics in various food matrices in the simulated gastrointestinal tract was quantitatively different. We managed to define foods suitable for supporting the multiplication of probiotic bacteria. A separate part of the work was focused on the targeted modulation of the intestinal microbiome by individualized probiotics that were prepared on the basis of molecular biological analyzes of the intestinal microbiome aimed at detecting the percentage of lactobacilli, bifidobacteria and phylum Firmicutes and Bacteroidetes. Personalized probiotic supplementation confirmed the positive effect of this approach on microbiome changes, especially on the increase of the content of lactobacilli, bifidobacteria and the overall diversity of the microbiome.
The work was comprehensively focused on the development of adhesive forms of probiotics in the form of a biofilm on combined carriers with a prebiotic component. The second part dealed with the influence of food on the multiplication and survival of selected types of probiotic bacteria. Subsequently, the effect of individualized probiotic supplements on changes in the human intestinal microbiome was monitored. Suitable adherent probiotic strains for biofilm formation were selected and tested. Methods have been introduced and different variants of carriers for culturing and binding bacteria have been tested. In vitro experiments verified the stability of biofilm stucture and its resistance to low pH, bile and antibiotics in comparison with the planktonic cell form. The antimicrobial effect of probiotic strains in the form of a biofilm was studied. The cultivation of the multispecies biofilm on the combined carrier was optimized and the stability of the biofilm and the final viability of probiotic bacteria were confirmed. Furthermore, the influence of various foods and beverages on the viability of probiotic bacteria was evaluated with emphasis on the simulation of passage through the gastrointestinal tract. Both models, solutions with standardised concentrations of alcohol, sugar, salts, proteins or different pH and different types of real foods and beverages were tested. The effect of food and beverages was tested on monocultures of Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium breve and on probiotic capsules containing a mixed culture of probiotic microorganisms. The survival of probiotics in various food matrices in the simulated gastrointestinal tract was quantitatively different. We managed to define foods suitable for supporting the multiplication of probiotic bacteria. A separate part of the work was focused on the targeted modulation of the intestinal microbiome by individualized probiotics that were prepared on the basis of molecular biological analyzes of the intestinal microbiome aimed at detecting the percentage of lactobacilli, bifidobacteria and phylum Firmicutes and Bacteroidetes. Personalized probiotic supplementation confirmed the positive effect of this approach on microbiome changes, especially on the increase of the content of lactobacilli, bifidobacteria and the overall diversity of the microbiome.
Description
Keywords
probiotikum, biofilm, adheze, nosič, kombinovaný nosič, elementární nosič, inhibice, přežívání, mikrobiom, PCR, 16s rRNA, strava, probiotické kultury, individualizovaná probiotika, stolice, suplementace, prebiotikum, bakterie, Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Bacteroidetes, Firmicutes, probiotics, biofilm, adhesion, carrier, combined carrier, elementary carrier, inhibition, survival, microbiome, PCR, 16s rRNA, diet, probiotic cultures, individualized probiotics, stool, supplementation, prebiotics, bacteria, Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Bacteroidetes, Firmicutes
Citation
RYŠÁVKA, P. Tvorba biofilmu u probiotických kultur a možnosti jeho využití ve farmacii [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Potravinářská chemie
Comittee
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Kráčmar, DrSc. (člen)
prof. MVDr. Lenka Vorlová, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-05-14
Defence
Z důvodu nouzového stavu proběhla obhajoba RNDr. Petra Ryšávky kombinovaným způsobem - doktorand, většina fakultních členů komise a školitel (který není členem komise) byli přítomni při obhajobě prezenčně a mimofakultní členové komise byli připojeni formou videokonference. Průběh obhajoby byl nahráván. Hlasování proběhlo tajně online formou. Předseda komise představil doktoranda. RNDr. Ryšávka absolvoval magisterské studium na Masarykově univerzitě, kde rovněž složil rigorózní zkoušku. Doktorand má několik patentů a užitých vzorů, má rovněž dvě publikace v recenzovaných časopisech a několik příspěvků na konfeencích. Ve své powerpointové prezentaci představil doktorand výsledky své práce. Byly přečteny oponentské posudky. Poté se rozproudila všeobecná diskuze. Doktorand dobře zodpověděl dotazy obsažené v posudcích i dotazy vzešlé z diskuze. Dizertační práce si klade za cíl vytvořit nový probiotický preparát obsahující kmeny ve formě biofilmu na kombinovaném nosiči s prebiotickou složkou, která podpoří stabilitu biofilmu a finální životnost probiotických bakterií, s ověřením výhody biofilmové formy od formy planktonní u probiotických kmenů bakterií. Aktuálnost tématuje nesporná. Cíle práce jsou stanoveny logicky a jsou srozumitelné. Některý z dotazů: Projektové, experimentální, vyhodnocovací i sumarizační práce při realizaci předkládaného spisu představují objemný balík činností, které jsou evidentně výsledkem týmové práce. Mohl by dizertant charakterizovat svůj vlastní podíl na uvedených výsledcích?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení