ABSTRACT
Abstract Probiotic bacteria are microorganisms beneficial to human health, useful to improving biological conditions. Thanks to probiotic bacteria the symptoms of viral infections can be alleviated. Different mechanisms whereby probiotic bacteria exert they antiviral effect have been proposed. The aim of this study was to determine whether probiotic bacteria extracts bind to receptors of host cells susceptible of rotavirus (RV) infection. To accomplish this objective, four probiotic bacterial strains of Lactobacillus spp. and Bifidobacterium spp. were tested. Probiotic extracts were obtained after bacterial growth, cell lysis and centrifugation. Obtained probiotic extracts were used in assays to interfere with adhesion and penetration of a RV strain in the mammal cell line MA104. Furthermore, the interaction between probiotic extracts and MA104 cell receptors was evaluated by co-immunoprecipitation assays using anti-β3-integrins and anti-Hsc70 antibodies. All four probiotic, protein-rich, extracts reduced RV infections in MA104 cells, suggesting a successful antiviral activity mediated by these probiotic extracts. All probiotic extracts significantly exerted their antiviral activity by interfering with RV adhesion on MA104 cell receptors, with proteins in probiotic extracts competitively interacting with cell surface receptors necessary to RV infection. Co-immunoprecipitation assay results showed that proteins in probiotic extracts were able to bind to β3-integrinsand Hsc70, which are two cellular receptors required to viral infection. The most significant contribution of this study is an insight into the mechanisms of probiotic antiviral activity, thus expanding current probiotics fundamental knowledge.
Resumen Las bacterias probióticas son microorganismos con efectos positivos en la salud humana, gracias a las bacterias probióticas los síntomas de infecciones virales pueden mitigarse. Al respecto, varios mecanismos antivirales de las bacterias probióticas han sido propuestos. El propósito de este estudio fue determinar, de manera experimental, si extractos de bacterias probióticas reducen la infección rotavírica al interferir con la unión entre el rotavirus y sus receptores celulares blanco. Extractos de cuatro cepas probióticas de Lactobacillus spp. y Bifidobacterium spp. fueron obtenidos a partir de cultivos bacterianos lisados y centrifugados. Cada uno de los extractos fue usado en experimentos para determinar si estos interfieren con la adhesión y penetración del rotavirus en células de mamífero MA104. Además, la interacción entre extractos probióticos y receptores de las células MA104 fue evaluada con ensayos de co-inmunoprecipitación, usando anticuerpos anti-integrina β3 y anti-Hsc70. Se observó que los cuatro extractos probióticos, ricos en proteínas, redujeron significativamente la infección de rotavirus en las células MA104. También se estableció que la que la actividad antiviral de los extractos probióticos es mediada por la interacción competitiva de sus proteínas con los receptores integrina β3 y Hsc70 de las células MA104, necesarios para iniciar la infección por rotavirus. Estos hallazgos constituyen un aporte al conocimiento de los mecanismos básicos de acción antiviral de las bacterias probióticas.
Resumo Bactérias probióticas são microrganismos com efeitos positivos na saúde humana, úteis na melhora de certas condições biológicas. Gracas a bactérias probióticas os sintomas de uma infecção viral podem ser aliviados. Diferentes mecanismos pelos quais as bactérias probióticas exercem seus efeitos antivirales têm sido propostos. O objetivo de este estudo foi determinar se extratos de bactérias probióticas reduzem a infecção de rotavírus (RV) ao interferir com a união entre o RV e seus receptores celulares alvo. Quatro cepas probióticas de Lactobacillus spp. e Bifidobacterium spp. foram testadas. Os extratos probióticos foram obtidos após o crescimento bacteriano, lise celular e centrifugação. Os extratos probióticos obtidos foram utilizados em ensaios para determinar se interferem com a adesão e penetração de uma cepa de RV em células de mamífero MA104. Adicionalmente, a interação entre os extratos probióticos e os receptores das células MA104 foi avaliada por ensaios de co-imunoprecipitação usando anticorpos anti-integrina β3 e anti- Hsc70. Os quatro extratos probióticos, ricos em proteínas, reduziram as infecções por RV em células MA104, sugerindo uma atividade antiviral mediada por estes extratos. Todos os extratos interferiram na adesão do RV aos receptores de células MA104, sendo que as proteínas presentes nos extratos mostraram uma interação competitiva com os receptores integrina β3 e Hsc70 das células MA104, necessários para iniciar a infecção por RV. Estes resultados contribuem para o conhecimento dos mecanismos básicos de ação antiviral de bactérias probióticas.