Gut microbial composition and functionality of school-age Mexican population with metabolic syndrome and type-2 diabetes mellitus using shotgun metagenomic sequencing

Gut metagenome in pediatric subjects with metabolic syndrome (MetS) and type-2 diabetes mellitus (T2DM) has been poorly studied, despite an alarming worldwide increase in the prevalence and incidence of obesity and MetS within this population. The objective of this study was to characterize the gut microbiome taxonomic composition of Mexican pediatric subjects with MetS and T2DM using shotgun metagenomics and analyze the potential relationship with metabolic changes and proinflammatory effects. Paired-end reads of fecal DNA samples were obtained through the Illumina HiSeq X Platform. Statistical analyses and correlational studies were conducted using gut microbiome data and metadata from all individuals. Gut microbial dysbiosis was observed in MetS and T2DM children compared to healthy subjects, which was characterized by an increase in facultative anaerobes (i.e., enteric and lactic acid bacteria) and a decrease in strict anaerobes (i.e., Erysipelatoclostridium, Shaalia, and Actinomyces genera). This may cause a loss of gut hypoxic environment, increased gut microbial nitrogen metabolism, and higher production of pathogen-associated molecular patterns. These metabolic changes may trigger the activation of proinflammatory activity and impair the host's intermediate metabolism, leading to a possible progression of the characteristic risk factors of MetS and T2DM, such as insulin resistance, dyslipidemia, and an increased abdominal circumference. Furthermore, specific viruses (Jiaodavirus genus and Inoviridae family) showed positive correlations with proinflammatory cytokines involved in these metabolic diseases. This study provides novel evidence for the characterization of MetS and T2DM pediatric subjects in which the whole gut microbial composition has been characterized. Additionally, it describes specific gut microorganisms with functional changes that may influence the onset of relevant health risk factors

Estudio de la expresión de enzimas del metabolismo de aminoácidos en Lactococcus lactis

Memoria que para optar al grado de Doctor presenta el Licenciado Tomás García Cayuela y que ha sido realizado en el Instituto del Frío (CSIC) y en Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CSIC-UAM).Los aminoácidos son fundamentales para la supervivencia y el desarrollo de bacterias. Son las principales fuentes de nitrógeno y están implicados en la producción de energía, el control del pH intracelular y la regeneración de cofactores. Además, son los precursores de una larga variedad de compuestos volátiles en Lactococcus lactis y, por ello, diversas enzimas son consideradas clave para su formación, como aminotransferasas, deshidrogenasas, liasas y decarboxilasas, entre otras. Estas enzimas están reguladas por diferentes mecanismos en respuesta a la disponibilidad de sustratos, así como por sistemas de regulación globales que actúan a nivel transcripcional. En este sentido, los aminoácidos de cadena ramificada (BCAAs) parecen tener un papel regulatorio clave en L. lactis, ya que son esenciales para la síntesis de proteínas, además de actuar de precursores de compuestos representativos del aroma del queso. La presencia de ciertas enzimas no garantiza un determinado impacto en el aroma, por lo que se considera necesario estudiar el nivel de actuación de esas enzimas, abordando estudios sobre su expresión que integren observaciones fenotípicas con análisis genómicos y transcriptómicos. El objetivo de este trabajo ha sido evaluar la influencia de diversos mecanismos de regulación en la expresión de determinadas enzimas del metabolismo de aminoácidos y su relación en el control de la formación de compuestos volátiles en L. lactis.Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), por la concesión de una Beca I3P.Peer Reviewe

Monitoring the natural evolution and response to treatment of post liver transplant recurrent hepatitis C using transient elastography: Preliminary results

[Objectives]: To perform a prospective analysis of changes in liver stiffness (LS) using transient elastography (TE) in a consecutive series of patients with post-liver transplant (LT) recurrent hepatitis C, either left to their natural evolution or receiving antiviral treatment. [Methods]: We examined the results from 17 comparisons of TE (baseline vs follow-up) from 11 patients. We evaluated: (1) upon inclusion in the study: age, sex, genotype, time transpired since LT, and baseline fibrosis (F0-4; Scheuer), and (2) during the follow-up period: time elapsed between the two TE and either specific treatment (B) or absence of treatment (A). [Results]: Mean patient age was 56.8 7.9 years, with a male/female ratio of 10:1. Ten of the eleven patients had genotype 1b. The median time transpired between the LT and inclusion in the study was 28 months (range: 6-142 months). The mean time transpired between the two TE was 11.3 4.5 months. In the 11 patients from group A (9 F1/2 F2; 13 >paired> TE), a predictable increase in LS was produced in 10 cases and a paradoxical result was produced in 3 cases. In the four patients in group B (3 F2/1 F1; 4 >paired> TE), a decrease in LS was produced in 3 cases and a paradoxical result in 1 case. [Conclusions]: In our study of patients left to their natural evolution, a slow increase of LS was normal. However, antiviral treatment appeared to decrease LS. TE can be very useful as a complementary test to biopsy for monitoring post-LT recurrent hepatitis C. A longer follow-up period and larger sample size could confirm these preliminary results.Peer Reviewe

Liberación asistida por enzimas en estado supercrítico con CO2 de conjugados de isoramnetina a partir de Opuntia ficus-indica (L.) Mill

Resumen del póster presentado a las II Jornadas Científicas CIAL-Fórum, celebradas durante los dias 16 y 17 de noviembre de 2016 en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL).Se estudió el uso de hidrólisis enzimática en estado supercrítico con dióxido de carbono (SC-CO2) para la obtención de conjugados de isoramnetina partir de Opuntia ficus-indica (L.) Mill. Mediante un diseño Box-Behnken se evaluaron el efecto de la presión, temperatura, tiempo de hidrólisis, pH y porcentaje de etanol como co-solvente sobre el rendimiento global y el contenido de isoramnetina. La temperatura (40°C) y pH (3 ó 4) mejoraron significativamente el contenido de isoramnetina en el extracto metanólico. El contenido máximo de isoramnetina en las muestras con enzima Rapidase y Viscozyme fue de 361 y 368 mg/g, respectivamente. Estudios previos obtuvieron un rendimiento máximo de 188 mg/g mediante la extracción con fluidos supercríticos sin el uso de enzimas. Diferentes perfiles de los triglicósidos (IG1 e IG2) y diglicósido (IG5) de isoramnetina fueron debidamente identificados y cuantificados en las muestras en función al tipo de enzima empleada (Viscozyme o Rapidase). La enzima Rapidase puede ser utilizada para obtener extractos ricos en IG5 o la combinación de IG2 e IG5. La enzima Viscozyme extrae selectivamente los triglicósidos IG1 e IG2. Finalmente, la extracción selectiva de IG1 o la combinación de todos los conjugados de isoramnetina pueden obtenerse mediante la manipulación de las variables del proceso SC-CO2 sin el uso de enzimas. Se evaluó la actividad antinflamatoria de los extractos para obtener el mejor perfil de isoramnetina en los extractos obtenidos. El extracto con sólo el triglicósido IG1, presentó una viabilidad celular baja (<70%) ante las célula control. La mezcla de IG2 e IG5 (49,5 y 50,5%, respectivamente) y la extracción selectiva únicamente de IG5, presentaron un efecto inhibitorio sobre el NO (55,8 y 70,6%, respectivamente) sin efecto en la viabilidad celular control. Por último, las combinaciones de IG1-IG2 (50,8 y 49,2%, respectivamente) y IG1-IG2-IG5 (34,5, 33,6 y 31,8%, respectivamente) obtuvieron un efecto pro inflamatorio. Con base a este estudio se demostró el potencial de usar hidrólisis enzimática bajo condiciones SC-CO2 como una alternativa para la obtención selectiva de ingredientes funcionales a partir de matrices naturales.Los autores quieren reconocer el apoyo por parte del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT-CB Proyecto de Investigación 1168708).Peer reviewe

Empleo de frutos de caqui e higo chumbo para el desarrollo de nuevos alimentos e ingredientes funcionales

Resumen del trabajo presentado a las II Jornadas Científicas CIAL-Fórum, celebradas durante los dias 16 y 17 de noviembre de 2016 en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL).Numerosos estudios epidemiológicos concluyen que los compuestos bioactivos que se ingieren en la dieta a partir de alimentos vegetales (frutas, verduras y hortalizas) pueden jugar un papel muy importante en la reducción del riesgo de aparación de ciertas enfermedades, como las cardiovasculares, las inflamatorias, la diabetes tipo II, la obesidad o incluso algunos tipos de cáncer. En este sentido, el caqui (Diospyros kaki L.) y el higo chumbo (Opuntia spp.) son dos de las frutas con mayor concentración de fitoquímicos funcionales, como carotenoides, compuestos fenólicos, betalaínas o vitamina C. Dada su estacionalidad, los frutos no se pueden consumir en fresco todo el año. Por ello, se considera muy interesante el desarrollo de alimentos que incorporen caqui o higo chumbo como ingredientes para obtener productos funcionales con un alto valor nutricional. Además, de esta manera, se podrían reutilizar los excedentes de producción de estas frutas. Por otro lado, las tecnologías innovadoras aplicadas a alimentos, como las altas presiones hidrostáticas o los ultrasonidos, pueden modifican la estructura de los tejidos produciendo la liberación de los constituyentes de las células e incluso una mejora de la extracción de compuestos ligados a las paredes celulares. Dichos procesos podrían mejorar la bioaccesibilidad de compuestos con actividad biológica y, por tanto, una mayor biodisponibilidad de los mismos. El trabajo de investigación que se lleva a cabo actualmente en el grupo BIOVEG abarca diferentes etapas: 1) Caracterización del material vegetal en relación a la composición química y actividad biológica; 2) Aplicación de tecnologías innovadoras para aumentar la concentración de componentes bioactivos o como método para estabilizar los alimentos funcionales derivados; 3) Evaluación de la bioactividad y bioaccesibilidad de compuestos funcionales mediante un modelo de digestión in vitro estático y otro dinámico (simgi®); y 4) Desarrollo de alimentos e ingredientes funcionales a partir de los materiales vegetales evaluados. Los resultados obtenidos hasta el momento nos permiten afirmar que tanto el caqui como el higo chumbo son dos fuentes muy ricas en compuestos bioactivos con acción demostrada para la prevención de diversas enfermedades.Los autores agradecen la financiación otorgada por: Ministerio de Economía y Competitividad (proyecto AGL2011-30064-C02-01/ALI), Comunidad de Madrid (proyecto P2013/ABI-2728), Tecnológico de Monterrey (proyecto FunFoodEmertec) y Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (proyecto INIA RTA2015-00044-C02-00).Peer Reviewe

Control del flujo metabólico de α-cetoácidos mediante la inactivación del gen panE en estirpes de Lactococcus lactis con actividad GDH

Trabajo presentado al XVIII Congreso Nacional de Microbiología de los Alimentos celebrado en Logroño del 25 al 28 de septiembre de 2012.Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (Proyectos: AGL2009‐13361‐C02‐02, RM2011‐00003‐00‐00 y Consolider Ingenio 2010 FUN‐C‐FOOD‐CSD2007‐00063) y la Comunidad de Madrid (Proyecto: ALIBIRD P2009/AGR‐1469).Peer Reviewe

Simultaneous detection and enumeration of viable lactic acid bacteria and bifidobacteria in fermented milk by using propidium monoazide and real-time PCR

This study describes a procedure that allows specific detection and enumeration of viable bacteria in four species of lactic acid bacteria (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus casei subsp. casei and Lactobacillus acidophilus) and of Bifidobacterium lactis, mixed in fermented milk products. The procedure is based on the combined use of propidium monoazide (PMA), able to distinguish between viable and irreversibly damaged cells, with species-specific quantitative real-time PCR (RTi-PCR). Loss of viability of the species in a fermented milk through storage at 4 °C was similarly (P < 0.05) detected by PMA-RTi-PCR and selective plate counts. Furthermore, comparison of results obtained by both methods showed a Pearson linear correlation of 0.995. The enumeration of viable bacteria by PMA-RTi-PCR could be performed in 3 h, whereas enumeration by selective plate counts required three days. The procedure developed is a fast method for the identification, enumeration and discrimination of viability of lactic acid bacteria and bifidobacteria mixed in fermented milk products. © 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.This work was funded by the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovación (grants: AGL2004-07285-C02-01, AGL2006-12100 and Consolider FUN-C-FOD CSD2007-063) and Comunidad Autónoma de Madrid (ALIBIRD: S-0505/AGR-0153)Peer Reviewe

Lactobacillus acidophilus La-5 increases lactacin B production when it senses live target bacteria

Lactobacillus acidophilus La-5 is a probiotic strain used in dairy products. Production of bacteriocin by L. acidophilus La-5 was achieved when it was grown in co-cultures with the yogurt starter species Streptococcus thermophilus and Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. However, bacteriocin induction was not observed when heat-killed cells were used as inducers. This study demonstrates that L. acidophilus La-5 produces lactacin B and that the bacteriocin expression is controlled by an auto-induction mechanism involving the secreted peptide IP_1800. The transcript level of the lactacin B gene cluster expression was investigated in co-cultures between L. acidophilus La-5 and S. thermophilus STY-31 and a remarkable increase of the bacteriocin structural gene (lbaB) transcription was observed. However, lbaB was transcribed constitutively in uninduced L. acidophilus La-5 cells, but the levels of the secreted bacteriocin were not enough to be detected by the agar diffusion assay. A new method for bacteriocin detection was formulated based on the monitoring on real time of Lactobacillus sakei subsp. sakei growth in presence of the supernatant and the cell wall extracts of pure and induced L. acidophilus La-5. These results showed that part of lactacin B secreted remains adhered to cell envelope. © 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.This work was funded by the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovación (Grants: AGL2004-07285-C02-01, AGL2006-12100 and Consolider FUN-C-FOD CSD2007-063) and Comunidad Autónoma de Madrid (ALIBIRD: S-0505/AGR-0153).Peer Reviewe

Papel de la microbiota intestinal en la obesidad humana. Empleo de prebióticos y probióticos

[ES]: Estudios recientes, en los que se han realizado análisis metagenómicos, han determinado que existen diferencias de microbiota intestinal entre individuos delgados y obesos. Las diferencias observadas se asocian a una menor diversidad microbiológica intestinal en individuos obesos. Además, estos individuos poseen una microbiota con mayor capacidad para recuperar energía de la dieta y/o que participa en el desarrollo de un estado de inflamación crónica de grado bajo en el organismo. Entre otras actuaciones, como el fomento de la actividad física, el empleo de prebióticos y probióticos se plantea como una estrategia eficaz para modular la microbiota intestinal con el fin de reducir determinados factores de riesgo asociados a la obesidad.[EN]: Recent studies based on metagenomic analyses have revealed differences of the intestinal microbiota between lean and obese individuals. The differences observed are associated to a lower microbiological diversity in obese individuals. Moreover, obesity-associated microbiota is characterized by a greater capacity to recover energy from the diet and/or by being able to trigger a state of chronic inflammation of low degree in the host. Food supplementation with prebiotics and probiotics could be targeted as a complementary intervention, along with the promotion of physical activity, to promote microbiological changes with beneficial effects to reduce certain risk factors associated to obesity.Peer Reviewe

Construction and validation of a mCherry protein vector for promoter analysis in Lactobacillus acidophilus

Lactobacilli are widespread in natural environments and are increasingly being investigated as potential health modulators. In this study, we have adapted the broad-host-range vector pNZ8048 to express the mCherry protein (pRCR) to expand the usage of the mCherry protein for analysis of gene expression in Lactobacillus. This vector is also able to replicate in Streptococcus pneumoniae and Escherichia coli. The usage of pRCR as a promoter probe was validated in Lactobacillus acidophilus by characterizing the regulation of lactacin B expression. The results show that the regulation is exerted at the transcriptional level, with lbaB gene expression being specifically induced by co-culture of the L. acidophilus bacteriocin producer and the S. thermophilus STY-31 inducer bacterium. © 2014, Society for Industrial Microbiology and Biotechnology.This study was supported by grants AGL2012-40084-C03-01, AGL2012-35814 and RM2011-00003-00-00 from the Spanish Ministry of Economics and Competitiveness and by European Commission FP7 Initial Training Network (contract 238490).Peer reviewe