Functional characterization of α-Gal producing lactic acid bacteria with potential probiotic properties

Abstract

The possibility of exploiting the human immune response to glycan α-Gal for the control of multiple infectious diseases has been the objective of recent investigations. In this field of research, the strain of Escherichia coli O86:B7 has been at the forefront, but this Gram-negative microorganism presents a safety concern and therefore cannot be considered as a probiotic. To address this challenge, this study explored the identification of novel lactic acid bacteria with a safe history of use, producing α-Gal and having probiotic potential. The lactic acid bacteria were isolated from different traditionally fermented foods (kununn-zaki, kindirmo, and pulque) and were screened for the production of α-Gal and some specific probiotic potential indicators. The results showed that Ten (10) out of forty (40) [25%] of the tested lactic acid bacteria (LAB) produced α-Gal and were identified as Limosilactobacillus fermentum, Levilactobacillus brevis, Agrilactobacillus composti, Lacticaseibacillus paracasei, Leuconostoc mesenteroides and Weissella confusa. Four (4) LAB strains with highest levels of α-Gal were further selected for in vivo study using a mouse model (α1,3GT KO mice) to elucidate the immunological response to α-Gal. The level of anti-α-Gal IgG observed were not significant while the level of anti-α-Gal IgM was lower in comparison to the level elicited by E. coli O86:B7. We concluded that the lactic acid bacteria in this study producing α-Gal have potential probiotic capacity and can be further explored in α-Gal-focused research for both the prevention and treatment of various infectious diseases and probiotic development.

La posibilidad de explotar la respuesta inmune humana al glicano α-Gal para el control de múltiples enfermedades infecciosas ha sido el objetivo de investigaciones recientes. En este campo de investigación, la cepa de Escherichia coli O86:B7 ha estado a la vanguardia, pero este microorganismo gramnegativo presenta un problema de seguridad y, por lo tanto, no puede considerarse un probiótico. Para abordar este desafío, este estudio exploró la identificación de nuevas bacterias del ácido láctico con un historial de uso seguro, que producen α-Gal y tienen potencial probiótico. Las bacterias ácido lácticas fueron aisladas de diferentes alimentos fermentados tradicionalmente ( kununn-zaki , kindirmo y pulque ).) y fueron evaluados para la producción de α-Gal y algunos indicadores potenciales probióticos específicos. Los resultados mostraron que diez (10) de cuarenta (40) [25 %] de las bacterias del ácido láctico (LAB) analizadas produjeron α-Gal y se identificaron como Limosilactobacillus fermentum, Levilactobacillus brevis, Agrilactobacillus composti, Lacticaseibacillus paracasei , Leuconostoc mesenteroides y Weissella confusa . Cuatro (4) cepas de LAB con los niveles más altos de α-Gal se seleccionaron adicionalmente para un estudio in vivo usando un modelo de ratón (ratones α1,3GT KO) para dilucidar la respuesta inmunológica a α-Gal. El nivel de IgG anti-α-Gal observado no fue significativo, mientras que el nivel de IgM anti-α-Gal fue menor en comparación con el nivel provocado por E. coliO86:B7. Llegamos a la conclusión de que las bacterias del ácido láctico en este estudio que producen α-Gal tienen una capacidad probiótica potencial y pueden explorarse más a fondo en la investigación centrada en α-Gal tanto para la prevención como para el tratamiento de diversas enfermedades infecciosas y el desarrollo de probióticos.