Characterization of gut derived lactobacilli

The species of the Lactobacillus genus are generally believed to be microorganisms with no pathogenic potential. Many of them have granted GRAS and QPS status. Non-pathogenic bacteria as lactobacilli-intentionally added or accidentally present in food-are under evaluation, as they could act as reservoir of resistant genes. This thesis was aimed to evaluate some methods used for testing and to characterize some Lactobacillus species, as regards their safety and potential probiotic activity. The first part of the research focused on the comparison of two broth microdilution methods: ISO and CLSI, in order to assess the resistance of 54 L. plantarum strains to antimicrobial agents. The results suggest better performances of the phenotypic assay developed by ISO, at least for strains belonging to L. plantarum species.Then the assessment of the PCR detection limit for 8 sets of primers for the detection of lactobacilli and bifidobacteria from infant faeces confirmed different levels of effectiveness for the primers. Next part of the thesis was the research project aimed at identifying genes or genetic loci of different strains of two Lactobacillus species (i.e. Lactobacillus paracasei and Lactobacillus rhamnosus) involved in the interaction with the host, immune-modulation of host cells and pathogen growth inhibition in order to find new probiotic strains. The phenotypic analysis of 40 selected strains demonstrated large variability between strains of these species, which could serve to the association of phenotypic differences to genome specificities. A strain of Lactobacillus mucosae was found within the framework of the same project. As it is a relatively new species, it was chosen to further investigate its properties, comparing it with three other L. mucosae strains. This study led to confirm some information but first and foremost it has provided new data on the examined species.

I lactobacilli sono considerati dei microorganismi non-patogeni. Molti di loro appartengono al gruppo batterico GRAS e/o sono nell’elenco QPS. Dal momento che i lactobacilli intenzionalmente aggiunti agli alimenti possono agire come reservoir di geni di resistenza, la valutazione del rischio deve essere continuamente aggiornata. Lo scopo di questa tesi era la valutazione di alcuni metodi usati per testare e caratterizzare le specie del genere Lactobacillus per quanto riguarda la sicurezza e la potenziale attività probiotica. Nella prima parte due metodi di micro diluzione, il metodo ISO e CLSI, soni stati comparati testando la resistenza agli antibiotici di 54 ceppi L. plantarum. Sulla base di risultati ottenuti il metodo ISO era più adatto per valutare la resistenza di questa specie. Il test del limite di sensibilità della PCR per 8 paia di primers specifici per il rilevamento dei lactobacilli e bifido batteri da feci ha confermato i loro diversi livelli di efficacia. La seconda parte della tesi descrive un progetto di ricerca mirato sulla identificazione di nuovi ceppi probiotici fra diversi ceppi di Lactobacillus paracasei e Lactobacillus rhamnosus identificando dei geni o loci responsabili della interazione con l’ospite, immunomodulazione, e l’inibizione della crescita dei patogeni. Le analisi fenotipiche dei 40 ceppi hanno confemato una grande variabilità fra di loro, che può servire per associare delle caratteristiche fenotipiche a quelle genotipiche. Tra i ceppi dello stesso progetto è stato individuato un ceppo di L. mucosae. Dal momento che questa è una specie relativamente nuova, le sue caratteristiche sono state analizzate comparandole con altri 3 ceppi appartenenti alla stessa specie. In questo modo sono state confermate alcune informazioni su L. mucosae, ma soprattutto sono stati forniti dei dati nuovi sulle proprietà di questa specie.