Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based module

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Parente, Inês Araújo
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/73682
Resumo: Dissertação de mestrado em Biotecnologia
id RCAP_b5ae5cc7c7c4f63e5ee57ab94749ac3f
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/73682
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based moduleDesenvolvimento de um novo simulador Colon-Hospedeiro: otimização do módulo celularCaco-2/HT29-MTX co-cultureColon-host interactionsGut microbiotaIntestinal in vitro modelsCaco-2/HT29-MTX co-culturaInterações colon-hospedeiroMicrobiota intestinalModelos intestinais in vitroEngenharia e Tecnologia::Engenharia MédicaDissertação de mestrado em BiotecnologiaThe dynamic nature and the unique composition of the gut is difficult to simulate leading to a limited understanding of the microbiota-host interactions. Several in vitro gastrointestinal models have been developed over the years however, aspects need to be improved such as the stability of the ecosystem of microbial and host cells. The ColOsH model is being developed to solve the limitations of the existing models. The ColOsH contains a specific module for the culture of intestinal cells – the Colon-Host, in which the interaction between the gut microbiota and intestinal cells will be studied. The present work aims to optimize the cell-based module so that in the future, the methodologies established here can be transposed to the Colon-Host. The Caco-2/HT29-MTX cell culture model was used and the response of the intestinal in vitro epithelium to products of the prebiotic fermentation by the human microbiota was studied. With the goal to study their prebiotic effect, fructo-oligosaccharides (FOS) and raftilose were used as carbon sources for the growth of the microbiota present in human faeces. The effect of the fermentation products was studied on the cell viability, production of reactive oxygen species, intestinal permeability, transepithelial electrical resistance and expression of tight-junction specific proteins (imaged by laser scanning confocal microscopy) of the Caco-2/HT29-MTX co-culture. The inflammatory response was investigated by the quantification of the secretion of the IL-8 chemokine by ELISA and the expression of inflammatory response mediators’ genes (IL1B, IL6, CXCL8, TNF and PTGS2) by qRT-PCR. First results shown that the effect of fermentation products on the metabolic activity of Caco-2 cells was dependent on both concentration and incubation time. The optimization of these parameters ensured the viability of Caco-2 cells and Caco-2/HT29-MTX cells grown in co-culture, setting the standard conditions for the following experiments. Samples did not compromise the integrity of the intestinal barrier of the Caco-2/HT29-MTX co-culture and samples fermented with FOS-enriched media revealed a significant antioxidant effect. At last, the fermentation products tested did not promote a significant inflammatory response. This work provided the optimization of several protocols and parameters allowing future tests to be performed in the Colon-Host simulator with a better representation of the intestinal epithelium.A natureza dinâmica e composição única do intestino são difíceis de simular levando a um conhecimento limitado sobre as interações microbiota-hospedeiro. Vários modelos gastrointestinais in vitro têm vindo a ser desenvolvidos, contudo aspetos como a estabilidade do ecossistema microbiano ou das células do hospedeiro necessitam ser melhorados. O modelo ColOsH está a ser desenvolvido para solucionar as limitações dos modelos existentes. O ColOsH contém um módulo específico para a cultura de células intestinais - o Colon-Host, no qual será estudada a interação entre a microbiota e as células intestinais. O presente trabalho visa otimizar o módulo celular para que, no futuro, as metodologias aqui estabelecidas possam ser transpostas para o Colon-Host. O modelo de cultura celular Caco-2/HT29-MTX foi usado e a resposta do epitélio intestinal aos produtos da fermentação de prebióticos pela microbiota humana foi estudada. Com a finalidade de estudar o seu efeito prebiótico, frutoligossacarídeos (FOS) e raftilose, foram usados como fontes de carbono para o crescimento da microbiota de fezes humanas. O efeito dos produtos obtidos durante a fermentação foi estudado na viabilidade celular, produção de espécies reativas de oxigênio, permeabilidade intestinal, resistência elétrica transepitelial e expressão de proteínas específicas das tight junctions (microscopia confocal de varrimento a laser) da co-cultura Caco- 2/HT29-MTX. A resposta inflamatória foi investigada através da quantificação da secreção da citocina IL- 8 por ELISA e da expressão de genes pró-inflamatórios (IL1B, IL6, CXCL8, TNF e PTGS2) por qRT -PCR. Inicialmente, os resultados demonstraram que o efeito dos produtos da fermentação na atividade metabólica de células Caco-2 é dependente da concentração de metabolitos e do tempo de fermentação. A otimização destes parâmetros permitiu garantir a viabilidade das células Caco-2 e da co-cultura Caco- 2/HT29-MTX estabelecendo as condições padrão para os ensaios posteriores. Os produtos resultantes da fermentação demonstraram não comprometer a integridade da barreira da co-cultura Caco-2/HT29- MTX e as amostras das fermentações conduzidas em meio enriquecido com FOS revelaram ter um efeito antioxidante. Por fim, as amostras testadas não promoveram uma resposta inflamatória significativa. Este trabalho permitiu otimizar os parâmetros do módulo celular do simulador Colon-Host com uma melhor representação do epitélio intestinal.This work was carried out at the Centre of Biological Engineering (CEB) at the University of Minho in collaboration with the International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL). It was supported by the Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) under the scope of the Project ColOsH (POCI-01-0145- FEDER-030071). It was also supported by the MICRODIGEST project (grant agreement 037716) cofunded by FCT and ERDF through COMPETE2020.Gonçalves, Clarisse Salomé NobreBotelho, C. M.Gonçalves, CatarinaUniversidade do MinhoParente, Inês Araújo20212021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/73682eng202644197info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:40:02Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/73682Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:36:45.979178Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based module
Desenvolvimento de um novo simulador Colon-Hospedeiro: otimização do módulo celular
title Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based module
spellingShingle Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based module
Parente, Inês Araújo
Caco-2/HT29-MTX co-culture
Colon-host interactions
Gut microbiota
Intestinal in vitro models
Caco-2/HT29-MTX co-cultura
Interações colon-hospedeiro
Microbiota intestinal
Modelos intestinais in vitro
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica
title_short Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based module
title_full Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based module
title_fullStr Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based module
title_full_unstemmed Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based module
title_sort Development of a new Colon-Host simulator: optimization of the cell-based module
author Parente, Inês Araújo
author_facet Parente, Inês Araújo
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Gonçalves, Clarisse Salomé Nobre
Botelho, C. M.
Gonçalves, Catarina
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Parente, Inês Araújo
dc.subject.por.fl_str_mv Caco-2/HT29-MTX co-culture
Colon-host interactions
Gut microbiota
Intestinal in vitro models
Caco-2/HT29-MTX co-cultura
Interações colon-hospedeiro
Microbiota intestinal
Modelos intestinais in vitro
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica
topic Caco-2/HT29-MTX co-culture
Colon-host interactions
Gut microbiota
Intestinal in vitro models
Caco-2/HT29-MTX co-cultura
Interações colon-hospedeiro
Microbiota intestinal
Modelos intestinais in vitro
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica
description Dissertação de mestrado em Biotecnologia
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021
2021-01-01T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/1822/73682
url http://hdl.handle.net/1822/73682
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 202644197
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799132898708684800

Registros relacionados