Evaluación in vivo de la pirogenicidad de bioproductos fúngicos con potencial prebiótico / In vivo pyrogenicity evaluation of fungal bioproducts with prebiotic potential / Avaliação in vivo da pirogenicidade de bioprodutos fúngicos com potencial prebiótico

RESUMEN Introducción: Los productos naturales con actividad farmacológica requieren de evaluaciones preclínicas que justifiquen su empleo sobre una base científica. El ensayo de pirógenos es una prueba dentro de la Farmacología de Seguridad que se realiza para determinar la presencia de endotoxinas y constituye un método valioso, para demostrar la seguridad de bioderivados con potencial prebiótico en el campo de la inmunonutrición. Objetivo: Evaluar la pirogenicidad de bioproductos fúngicos de Pleurotus ostreatus (extractos acuosos del micelio y cuerpos fructíferos) y un biopreparado de levadura Kluyveromyces marxianus, empleando el ensayo de pirógenos en conejos Nueva Zelanda. Método: Se ensayaron concentraciones de 1,0 y 10,0 mg/mL de cada muestra por vía endovenosa en dosis de 0,5 y 5,0 mg/kg de peso. El diseño experimental cumplió las buenas prácticas de laboratorio según lo establecido por el International Council for Laboratory Animals Science y se realizó de acuerdo a los procedimientos normalizados de trabajo del Centro de Toxicología y Biomedicina, Santiago de Cuba. Resultados: Los extractos de Pleurotus ostreatus y el biopreparado de levadura (0,5 mg/kg) no mostraron signos de pirogenicidad. En los resultados del biopreparado (5,0 mg/kg), los valores de temperatura caen en un rango de incertidumbre, según la Farmacopea de Estados Unidos (USP) y se sugirió repetir el estudio. Conclusiones: Los extractos de Pleurotus ostreatus y el biopreparado de Kluyveromyces marxianus (0,5 mg/kg) no indujeron un aumento de temperatura significativo en los animales, lo cual sugiere que en estos bioproductos no existen niveles de endotoxinas que puedan provocar pirogenicidad.

ABSTRACT Introduction: Natural products with pharmacological activity require preclinical evaluations to justify their uses scientifically. The pyrogen assay is a safety pharmacology test performed to determine the presence of endotoxins and it is a valuable method to demonstrate the bio-derivative products safety and their prebiotic potential in the field of immunonutrition. Objective: To evaluate the pyrogenicity of fungal bioproducts from Pleurotus ostreatus (aqueous extracts from mycelium and fruiting bodies) and a biopreparation from Kluyveromyces marxianus yeast, using a pyrogen assay in New Zealand rabbits. Method: Concentrations of 1.0 and 10.0 mg/mL of each sample were tested intravenously at doses of 0.5 and 5.0 mg/kg body weight. The experimental design complied with good laboratory practices as established by the International Council for Laboratory Animal Science and was carried out according to the standard work procedures of the Centro de Toxicología y Biomedicina, Santiago de Cuba. Results: Pleurotus ostreatus extracts and the yeast biopreparation (0.5 mg/kg) showed no signs of pyrogenicity. In the biopreparation results (5.0 mg/kg), temperature values fall in the uncertainty range according to the United States Pharmacopoeia (USP), and therefore it was suggested to repeat the study. Conclusions: Pleurotus ostreatus extracts and Kluyveromyces marxianus biopreparation (0.5 mg/kg) did not induce a significant temperature increase in the animals, thereby suggesting that there are no endotoxin levels in such bioproducts that could cause pyrogenicity.

RESUMO Introdução: Produtos naturais com atividade farmacológica requerem avaliações pré-clínicas que justifiquem seu uso em bases científicas. O ensaio de pirogênio é um teste dentro da Farmacologia de Segurança que é realizado para determinar a presença de endotoxinas e é um método valioso para demonstrar a segurança de bioderivados com potencial prebiótico no campo da imunonutrição. Objetivo: Avaliar a pirogenicidade de bioprodutos fúngicos de Pleurotus ostreatus (extratos aquosos do micélio e corpos de frutificação) e de uma biopreparação da levedura Kluyveromyces marxianus, utilizando o ensaio pirogênico de coelho da Nova Zelândia. Método: Concentrações de 1,0 e 10,0 mg/mL de cada amostra foram testadas por via intravenosa nas doses de 0,5 e 5,0 mg/kg de peso. O desenho experimental obedeceu às boas práticas laboratoriais estabelecidas pelo Conselho Internacional para a Ciência dos Animais de Laboratório e foi realizado de acordo com os procedimentos de trabalho padrão do Centro de Toxicologia e Biomedicina, Santiago de Cuba. Resultados: Os extratos de Pleurotus ostreatus e a biopreparação de leveduras (0,5 mg/kg) não apresentaram sinais de pirogenicidade. Nos resultados da biopreparação (5,0 mg/kg), os valores de temperatura estão dentro de uma faixa de incerteza, segundo a Farmacopeia dos Estados Unidos (USP) e foi sugerido repetir o estudo. Conclusões: Os extratos de Pleurotus ostreatus e a biopreparação de Kluyveromyces marxianus (0,5 mg/kg) não induziram um aumento significativo da temperatura nos animais, o que sugere que não há níveis de endotoxinas nesses bioprodutos que possam causar pirogenicidade.

Impacto metabólico e inflamatorio de una comida rica en grasas saturadas y su relación con la obesidad abdominal / Metabolic and inflammatory postprandial effect of a highly saturated fat meal and its relationship to abdominal obesity

Resumen Introducción. La etapa posprandial se asocia con el incremento de marcadores relacionados con el riesgo cardiovascular, cuya intensidad depende del estado metabólico. Objetivo. Determinar el impacto de la ingestión de una comida rica en grasas saturadas sobre el perfil metabólico e inflamatorio y su relación con la obesidad abdominal. Materiales y métodos. Se hizo un ensayo clínico en 42 individuos (21 con obesidad abdominal). Se midieron, en sangre, la glucosa, la insulina, el perfil lipídico, la proteína C reactiva, los lipopolisacáridos y la interleucina 6, en ayunas y después de la ingestión. Resultados. Además de la obesidad, se registró la presencia de resistencia a la insulina y de niveles elevados de triacilglicéridos y proteína C reactiva en ayunas. Asimismo, se detectaron niveles posprandiales más elevados de glucosa, insulina y triacilglicéridos. La interleucina 6 disminuyó en el grupo de personas sin obesidad y los lipopolisacáridos aumentaron en ambos grupos. Conclusión. La ingestión de una comida rica en grasas saturadas produjo un mayor impacto en las variables glucémicas en el grupo con obesidad y, aunque afectó de forma similar los lípidos en ambos grupos, el incremento de triacilglicéridos fue mayor en presencia de una concentración basal elevada y promovió el aumento de lipopolisacáridos. El estado inflamatorio basal y posprandial afectó en mayor medida al grupo con obesidad. El momento posprandial reflejó el estado más frecuente de los individuos en un día normal y permitió evidenciar la capacidad de respuesta metabólica frente a la ingestión de alimentos, así como los estados tempranos de riesgo metabólico.

Abstract Introduction: The postprandial stage is associated with the increase of markers related to cardiovascular risk, and its intensity depends on the metabolic state. Objective: To determine the impact of a high-fat meal intake on the metabolic and inflammatory profile, and its relationship to abdominal obesity. Materials and methods: This clinical trial included 42 individuals (21 with abdominal obesity). We measured glucose, insulin, lipid profile, reactive C protein, lipopolysaccharides, and interleukin 6 in fasting blood, and four hours after eating. Results: Besides obesity, we found insulin resistance and higher levels of fasting triacylglycerides and C-reactive protein. There were higher postprandial responses to glucose, insulin, and triacylglycerides. Interleukin 6 decreased in the non-obese group, and lipopolysaccharides increased in both groups. Conclusions: A saturated high-fat food intake produced a greater impact on the glycemic variables in the group with obesity, while it affected the lipids in both groups. However, the increase of triacylglycerides was higher in the presence of a high basal concentration, and it promoted the increase of lipopolysaccharides. The basal and postprandial inflammatory state affected the group with obesity more. The postprandial moment reflected the most frequent state of the individuals on a normal day and evidenced the capacity of the metabolic response to food intake, as well as early metabolic risk states.

Las células dendríticas generadas en presencia de vitamina D3 y activadas con lipopolisacáridos incrementan la producción de IL-1ß, IL-8 e IL-10 y disminuyen su capacidad de inducir LT CD4+CD25hiFoxp3+ / Dendritic cells generated in the presence of vitamin D3 and stimulated with lipopolysaccharide secrete IL-8, IL-1ß, IL-10 and induce relatively low levels of CD4+CD25hiFoxp3+ T cells

Introducción. La vitamina D3 actúa como modulador de algunas células del sistema inmunitario, incluidas las células dendríticas. Varios estudios han reportado su importancia en la generación in vitro de células dendríticas tolerogénicas, similares en cuanto a fenotipo y función a las células dendríticas dérmicas CD141 productoras de IL-10 e inductoras de linfocitos T reguladores CD4+. Objetivo. Se compararon el fenotipo y las citocinas producidas por las células dendríticas generadas en ausencia o en presencia de la vitamina D3, y maduradas con lipopolisacáridos, así como su habilidad de inducir linfocitos T reguladores a partir de linfocitos T CD4+ vírgenes alogénicos. Materiales y métodos. Se aislaron células mononucleares de sangre periférica para seleccionar monocitos CD14+ y diferenciarlos in vitro de las células dendríticas en presencia o en ausencia de vitamina D3, y madurarlas con lipopolisacáridos. Se analizaron el fenotipo y los niveles de las citocinas en los sobrenadantes de cultivo. Se hizo un cocultivo de las células dendríticas con linfocitos T CD4+ vírgenes alogénicos y se determinaron las frecuencias de LTreg (vírgenes activados). Resultados. Las células dendríticas no estimuladas generadas con la vitamina D3 conservaron el CD14. Al activarlas con lipopolisacáridos, expresaron bajos niveles de C83, CD83 y CD86, HLA-DR, cantidades elevadas de IL-1ß, IL-8 e IL-10, y una tendencia a la disminución de IL-6, IL-12p70 y TGF-ß1 con respecto a las que no habían sido tratadas con la vitamina. La frecuencia de los LTreg vírgenes fue similar, aunque se observó una tendencia de las células dendríticas inmaduras generadas con la vitamina a inducir LTreg activados. Conclusión. Las células dendríticas generadas con vitamina D3 y tratadas con lipopolisacáridos presentaron un fenotipo 'semimaduro', así como la capacidad de secretar citocinas antiinflamatorias y citocinas promotoras de la reacción inflamatoria. Además, no se aumentó su capacidad de promover la polarización de LTCD4+ vírgenes alogénicos hacia LTreg.

Introduction: Vitamin D3 (VD3) has been described as a modulator of immune system cells, including dendritic cells (DC). Previous studies have shown its importance in in vitro generation of tolerogenic DC, which have a similar function and phenotype to that of CD141 dermal DCs that produce IL-10 and induce (LTreg) CD4+ T regulator cells. Objective: This paper presents a study that compares the phenotype and cytokines produced by DC generated in presence and absence of VD3, which were matured with lipopolysaccharide (LPS), and their ability to induce LTreg from naïve allogeneic CD4+ T cells. Materials and methods: In order to compare them, peripheral blood mononuclear cells were isolated to select monocytes CD14+ T cells and differentiate them in vitro from DC in the presence and absence of VD3, and to mature them with LPS. Phenotype and cytokine levels were also analyzed in the culture supernatants. Dendritic cells were then co-cultured with naïve allogeneic CD4+ T cells and the frequencies of LTreg were determined (naïve-activated). Results: The results showed that unstimulated DC generated with VD3 kept the CD14. When activated with LPS, they expressed lower levels of C83, CD83 and CD86; HLA-DR; higher amounts of IL-1ß, IL-8, IL-10, and tended to lessen IL-6, IL-12p70 and TGF-ß1, compared to DCs not treated with VD3. The frequency of naïve LTreg was similar, although immature DC generated with VD3 tended to induce activated LTregs. Conclusion: Based on these results, it is possible to conclude that DCs generated with VD3 and treated with LPS presented a 'semi-mature' phenotype, and were able to secrete pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines. Besides, they did not increase their capacity to promote the polarization of naïve allogenic CD4+ T cells towards LTregs.

Validación del método de formación de coágulo para la determinación de endotoxinas bacterianas en inmunoglobulinas (IgG) nacionales / Method validation clot formation for determining bacterial endotoxins national immunoglobulin (IgG)

Las endotoxinas bacterianas son lipopolisacáridos (LPS) localizados exclusivamente en la membrana externa de las bacterias gramnegativas, su ingreso al organismo a través de productos parenterales puede causar fiebre, taquicardia, aumento de presión sanguínea y en algunos casos ocasiona la muerte. Existen normativas internacionales acerca del límite de endotoxina para productos farmacéuticos inyectables, tal como las inmunoglobulinas (IgG), que pueden estar expuestas a contaminación durante el proceso de producción y por lo tanto es necesario realizar pruebas para la determinación de endotoxinas bacterianas. El método del lisado de amebocitos de Limulus (LAL) es una de ellas.Este método se fundamenta en la reacción del LAL, el cual es un extracto de células sanguíneas que interaccionan con endotoxinas, activando la cascada del proceso de coagulación y originando la formación de la coagulina. En diversas ocasiones algunas proteínas intervienen en la activación o desactivación de esta cascada, bien sea potenciando o inhibiendo la formación del coágulo. En el caso de la potenciación, el calentamiento es uno de los métodos recomendados por la farmacopea estadounidense (USP) para eliminar interferencias, puesto que desnaturaliza las proteínas que causan la potenciación sin pérdida de endotoxinas. En este trabajo se validó la determinación de endotoxinas bacterianas en IgG mediante el método LAL, el cual es un método rápido y de fácilejecución, por lo que puede implementarse como ensayo de rutina en control de calidad y por ende nos permite agilizar las Liberaciones de Lotes de estos productos.

Bacterial endotoxins are lipopolysaccharides (LPS) located exclusively in the outer membrane of gram-negative bacteria, their entry into the body through parenteral products can cause fever, tachycardia, increased blood pressure and in some cases cause death. There are international standards for endotoxin limit for injectable pharmaceuticals, such as immunoglobulins (IgG), which may be exposed to contamination during the production process and therefore it is necessary to test for determination of bacterial endotoxins. The method of the Limulus amebocyte lysate (LAL) is one of them. This method is based on the LAL reaction, which is an extract of blood cells which interact with endotoxin, triggering the cascade of the coagulation process and causing the formation of coagulin. On several occasions some proteins involved in the activation or deactivation of this waterfall, either by enhancing or inhibiting clot formation. In the case of empowerment, the warming is one of those recommended by the US Pharmacopoeia (USP) to eliminate interference, since denatures proteins that cause endotoxin enhancement lossless methods. In this paper the determination of bacterial endotoxins in IgG was standardized by the LAL method, which is quick and easy to implement method, which can be implemented as a routine test in quality control and thus allows us to streamline releases Lots of these products.

Sub-Acute Ruminal Acidosis and non-structural carbohydrates: a study model in nutritional immunology / Acidosis Ruminal Sub-Aguda y carbohidratos no estructurales: un modelo de estudio en inmunología nutricional / Acidose ruminal subaguda e carboidratos não estruturais: um modelo de estudo em imunologia nutricional

Nutritional immunology combines two areas of knowledge that did not interact until recently. One of the best examples studied to date is the bovine rumen. The symbiotic relationship between the host and rumen microorganisms can be altered causing a breakdown of immunological tolerance and imbalance of animal homeostasis. Dietary inclusion of supplements rich in non-structural carbohydrates is required for high yielding cows to meet their energy requirements. However, the use of those diets can lead to substantial changes in the rumen ecosystem, reducing the pH and promoting the development of subacute rumen acidosis. This generates lysis of gram-negative bacteria, release of lipopolysaccharides, breaking of immune tolerance, and activation of a cascade of inflammatory mediators with systemic effects that affect milk yield and quality. The gastrointestinal tract is the most important place where lipopolysaccharides are produced and its translocation mechanism from the rumen to peripheral circulation is still controversial. This review proposes a biological model integrating nutritional and immunological aspects of production, absorption, and mechanisms of action of lipopolysaccharides and its effects on milk production and compositional quality.

La inmunología nutricional combina dos áreas del conocimiento que no interactuaban hasta hace algunos años. Uno de los mejores ejemplos estudiados hasta la fecha lo constituye el rumen bovino. La relación simbiótica entre hospedero y microorganismos ruminales puede alterarse provocando una ruptura de la tolerancia inmunológica y un desequilibrio en la homeostasis del animal. Para cubrir los requerimientos energéticos de las vacas de alta producción lechera es necesario incluir en la alimentación suplementos de elevado contenido en carbohidratos no estructurales. Sin embargo, el uso de estas dietas puede provocar cambios sustanciales en el ecosistema ruminal, disminuyendo el pH y promoviendo el desarrollo de acidosis ruminal subaguda. Esto genera la lisis celular de las bacterias gram negativas, la liberación de lipopolisacáridos, la ruptura de la tolerancia inmunológica y la activación de una cascada de mediadores inflamatorios que tienen consecuencias sistémicas y afectan el rendimiento productivo del animal y la calidad composicional de la leche. El tracto gastrointestinal es el lugar más importante donde se producen los lipopolisacáridos, pero el mecanismo de translocación del rumen a la circulación periférica es aún controversial. En esta revisión de literatura se propone un modelo biológico que integra aspectos nutricionales e inmunológicos relacionados con la producción, absorción y mecanismos de acción de los lipopolisacáridos y los efectos sobre la producción y la calidad composicional de la leche.

A imunologia nutricional combina duas áreas de conhecimento que não interagiam até alguns anos atrás. Um dos melhores exemplos estudados até o presente consiste no rúmen bovino. A relação simbiótica entre hospedeiro e microrganismos do rúmen pode ser alterada causando uma quebra da tolerância imune e um desequilíbrio na homeostase do animal. Para satisfazer as necessidades energéticas de vacas de alta produção leiteira é necessário fornecer suplementos alimentares de elevado conteúdo em carboidratos não estruturais. No entanto, o uso dessas dietas pode provocar alterações importantes no ecossistema ruminal, reduzindo o pH e promovendo o desenvolvimento de acidose ruminal subaguda. Isto gera a lise de bactérias gram-negativas, a liberação de lipopolissacarídeos, a quebra da tolerância imune e a activação de uma cascata de mediadores inflamatórios que têm efeitos sistémicos e afetam o desempenho produtivo do animal e a composição do leite. O trato gastrointestinal é o lugar mais importante na produção dos lipopolissacarídeos, mas o mecanismo de translocação do rúmen para a circulação periférica é ainda controversa. Nesta revisão de literatura se propõe um modelo biológico que integra aspectos nutricionais e imunológicos relacionados com a produção, absorção e mecanismos de ação de os lipopolissacarídeos e os efeitos sobre a produção e composição do leite.

Porphyromonas gingivalis LIBRE DE POLISACÁRIDOS UTILIZANDO CROMATOGRAFÍA DE ALTA RESOLUCIÓN SEPHACRYL S-200 / Purification of Porphyromonas gingivalis polysaccharide free lipopolysaccharide using Sephacryl S-200 high resolution chromatography

El objetivo de este trabajo fue mejorar un método estándar para la purificación de lipopolisacárido (LPS) de Porphyromonas gingivalis libre de polisacáridos usando una estrategia de extracción, digestión enzimática y cromatografía de alta resolución. La bacteria P. gingivalis se cultivó en condiciones de anaerobiosis y se hizo extracción de las membranas con el método de fenol-agua. Luego de una digestión enzimática (DNAsa, RNAsa y proteasa) se separó el extracto por filtración por gel con Sephacryl S-200. La muestra purificada se caracterizó por electroforesis en gel de acrilamida con tinción de plata y por el método Purpald se detecto el ácido 2-ceto-3-desoxioctu-losónico (KDO). Se obtuvo una preparación libre de ácidos nucleicos, proteínas y polisacáridos. La separación por cromatografía fue de alta resolución al permitir la obtención de dos picos con diferentes componentes. El protocolo de purificación nos permitió obtener LPS de P. gingivalis con alto grado de pureza, el cual podría ser usado en próximos ensayos para evaluar su función en ensayos in vitro e in vivo; así como iniciar la obtención de LPS de otras bacterias periodontopáticas, con el fin de investigar la asociación de enfermedad periodontal con enfermedades cardiovasculares.

The aim of this work was to improve a standard methodology to purify Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide (LPS) using a protocol of extraction, enzymatic digestion and high resolution chromatography. P. gingivalis bacteria was cultured in anaerobiosis, their membranes were extracted using the phenol-water method, then subjected to DNAse, RNAse and protease digestion and finally, the extract was separated by chromatography using Sephacryl S-200. The purified extract was characterized by silver staining after polyacrylamide gel electrophoresis and 2-keto-3-deoxioctanoic acid (KDO) was detected using the Purpald’s method. A preparation free of nucleic acid-, protein-or polysaccharides was obtained. The chromatographic separation showed high resolution since there was two discrete peaks with different components. The purification protocol allowed us to obtain a highly purified P. gingivalis LPS which could be used in future tests to evaluate its behavior in vitro and in vivo and elucidate its function, as well as to obtain LPS from other periodontopatic bacteria to address the association of periodontal disease with cardiovascular diseases.