Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: The ocean’s fish resources are declining mainly because of irresponsible exploitation. Fish is a vital source of protein for humans and growing world populations are threatening the sustainability of commercial fisheries. This has led to the rapid growth of aquaculture worldwide. In South Africa, aquaculture of both fresh and marine species is expanding and is now practised in all nine provinces of the country. One of the major problems in aquaculture is the economic losses as a result of diseases. Viruses, bacteria, fungi and parasites are well known to infect fish, with bacteria causing the majority of diseases. Antibiotics were commonly used to control diseases, however, due to their negative impact on the environment, the use of these agents is questioned. This has led to the search for probiotics as an alternative way to control bacterial diseases in aquaculture. Probiotics used in aquatic environments can be defined as live microbial supplements which have beneficial effects on the host by altering the microbial communities associated with the host and the immediate environment. Probiotics have a variety of different mechanisms of action, including competition with pathogens, production of beneficial compounds, enhancement of host immune response and antiviral effects. This study aimed to isolate potential probiotic bacteria from the gastrointestinal tract (GIT) of the South African abalone (Haliotis midae). Nine different bacterial species were isolated and identified as Corynebacterium variabilei, Staphylococcus carnosus, Staphylococcus equorum, Staphylococcus cohniii, Vibrio aestuarianus, Vibrio nigripulchritudo, Vibrio cyclitrophicus, Photobacterium leiognathi, and Paracoccus marcusii (Chapter 2). One of these isolates, P. marcusii (isolate 6.15), showed promising probiotic properties together with the potential to be used as a pigmentation source due to its production of the carotenoid astaxanthin. Aquatic animals are not able to synthesize astaxanthin and under aquaculture conditions do not come into contact with natural pigment sources. This results in dark grey meat which is unappealing for consumers. Therefore, astaxanthin is included in the feed of a variety of aquaculture species such as salmon, trout, red see bream and shrimp to give the meat a pink/orange colour. Astaxanthin also plays an important role in other essential biological functions of fish such as increasing the defence potential against oxidative stress and enhancing sexual maturity, embryo development, and egg survival. Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), two important aquaculture species in South Africa, were used to evaluate the probiotic and pigmentation effect of P. marcusii (isolate 6.15). Fish feed was coated with freeze dried bacterial cells (107 CFU/kg feed) and administrated to tilapia and trout. Because tilapia cannot incorporate astaxanthin into their meat, no pigmentation effect of P. marcusii (isolate 6.15) was evaluated for this species. However, tilapia showed significant improvement in growth and immune parameters. Fish supplemented with P. marcusii (isolate 6.15) had a higher percentage increase in body weight and a better feed conversion ratio for the duration of the trial. Enhanced lysozyme activity in the blood serum of the fish was also seen (Chapter 3). In contrast, P. marcusii (isolate 6.15) did not have any probiotic or pigmentation effect on rainbow trout. A possible reason for this may be that the concentration of P. marcusii (isolate 6.15) added to the feed was too low. More probably, it is suspected that no pigmentation was observed due to the destruction of the astaxanthin before being ingested by the trout, because astaxanthin is a very unstable molecule. Furthermore, the GIT microbial communities of trout were investigated over the duration of the trial for the different treatments. No similarities in community structures were observed betwee the different treatments, however, bacterial communities in the GIT of fish sampled at the same time were very similar (Chapter 4). / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die oseaan se vis hulpbronne is besig om af te neem as gevolg van die onverantwoordelike gebruik daarvan. Vis is ‘n belangrike bron van proteïene vir mense en die toenemende wêreld populasie bedreig die volhoubaarheid van kommersiële visserye. As gevolg hiervan is daar ‘n drastiese toename in die akwakultuur industrie wêreldwyd. Ook in Suid Afrika brei die akwakultuur van beide vars water en mariene vis spesies uit. Een van die grootste probleme in akwakultuur is ekonomiese verliese as gevolg van siektes wat veroorsaak word deur virusse, bakterieë, fungi en parasiete. Bakterieë veroorsaak die meerderheid van die siektes en antibiotika word algemeen gebruik vir die beheer van bakteriële siektes. Die gebruik van antibiotika word egter bevraagteken omdat dit verskeie negatiewe implikasies vir die omgewing inhou Daarom word probiotika oorweeg as ‘n alternatief tot antibiotika om bakteriële siektes te voorkom en te behandel. Probiotika wat in akwatiese omgewings toegedien word kan gedefinieer word as a lewende mikrobiese aanvulling wat ‘n positiewe effek op die gasheer het, deur die mikrobiese gemeenskappe geassosieer met die gasheer en die ommidellike omgewing te verander. Hierdie mikrobiese aanvulling verbeter die gesondheid van die visse deur verskeie meganismes wat insluit kompetisie met patogene, produksie van voordelige chemiese verbindings, verhoging van die gasheer se immuniteit en antivirale effekte. Die doel van hierdie studie was om potensiële probiotika te isoleer uit die spysverterings kanaal (SVK) van die Suid Afrikaanse perlemoen spesie, Haliotis midae. Tydens die studie is daar nege verskillende bakteriële spesies geïsoleer en geidentifiseer as stamme verteenwoordegend van Corynebacterium variabilei, Staphylococcus carnosus, Staphylococcus equorum, Staphylococcus cohniii, Vibrio aestuarianus, Vibrio nigripulchritudo, Vibrio cyclitrophicus, Photobacterium leiognathi en Paracoccus marcusii (Hoofstuk 2). Een van die isolate, P. marcusii, het belowende probiotika en potensiële pigmentering eienskappe getoon a.g.v. die produksie van die karotenoïed astazantien. Akwatiese diere is nie daartoe instaat om hierdie pigment te produseer nie en onder akwakultuur toestande kom die visse ook nie in kontak met natuurlike bronne van hierdie pigment nie. Dit lei daartoe dat die vleis van visspesies soos forel en salm grys word wat dit onaantreklik vir verbruikers maak. Daarom word astazantien bygevoeg by visvoer om sodoende ‘n pienk/oranje kleur te verseker.Daar benewens speel astazantien ook ‘n rol in belangrike biologiese funksies van visse. Dit sluit in die verhoging in beskerming teen oksidatiewe stres, bevordering van seksuele volwassenheid, embrio ontwikkeling en eier oorlewing. Twee belangrike akwakultuur spesies in Suid Afrika, Mosambiek tilapia (Oreochromis mossambicus) en reënboog forel (Oncorhynchus mykiss), was in hierdie studie gebruik. Die probiotiese en pigmentasie effek van P. marcusii op reënboog forel was gëevalueer terwyl slegs die probiotiese effek op tilapia geëvalueer weens die onvermoeë van tilapia om die pigment in hul vleis te inkorpereer. Visvoer korrels was omhul met gevriesdroogde bakteriële selle (107 CFU/kg kos) en vir die visse gevoer. Daar was ‘n duidelike verbetering in groei en immuun parameters van tilapia. Visse toegedien met P. marcusii het ‘n hoër persentasie vermeerdering in liggaamsgewig en ‘n beter voedsel omsettings verhouding gehad tydens die verloop van die proef in vergelyking met die kontroles (Hoofstuk 3). In kontras hiermee kon daar geen probiotiese of pigmenterings effekte waargeneem word by die reënboog forel nie. ‘n Moontlike rede hiervoor kon wees dat die konsentrasie van P. marcusii wat by die kos gevoeg is te laag was. Dit is egter ook moontlik dat die astazantien vernietig was voordat dit deur die forel opgeneem is aangesien astazantien ‘n baie onstabiele molekuul is. Verder het ons die impak van verskillende visvoer behandelings op die mikrobiese gemeenskappe in die spysverteringskanaal (SVK) van forel tydens die verloop van die proef bestudeer. Geen ooreenkomste in mikrobiese gemeenskap strukture in die forel SVK is waargeneem tussen die verskillende voer behandelings nie, maar daar is wel ooreenkomste gevind tussen die mikrobiese gemeenskappe van visse by spesifieke tyd intervalle (Hoofstuk 4).

Orientador: Ricardo Andrade Reis / Banca: Odilon Gomes Pereira / Banca: Flávio Dutra de Resende / Resumo: Objetivou-se com este trabalho avaliar os efeitos da aplicação do Lactobacillus buchneri sobre as características fermentativas, dinâmica microbiológica e estabilidade aeróbia de silagens de milho. Avaliou-se também o desempenho de novilhos Nelore recebendo dietas com silagem de milho inoculada ou não com este microrganismo associado a duas relações volumoso:concentrado. Avaliaram-se quatro dietas em arranjo fatorial 2 (silagem de milho inoculada ou não com L. buchneri) x 2 (duas relações volumoso:concentrado: 60:40 e 40:60). Foram utilizados 28 novilhos da raça Nelore com peso corporal inicial médio de 322,7 ± 10,2 kg. Os animais permaneceram em adaptação por 18 dias, iniciando-se os períodos experimentais (quatro períodos de 28 dias cada) após este período. Utilizaram-se ainda quatro animais canulados no rúmen para avaliação dos parâmetros ruminais. Com relação às características das silagens, constatou-se redução no teor de fibras e na concentração de ácido lático pela utilização do L. buchneri. Do mesmo modo, este microrganismo reduziu a população de levedura presente na massa proveniente da camada superficial dos silos após abertura dos silos. A inoculação com L. buchneri associado a 60% de concentrado na dieta promoveu maior consumo de matéria seca (MS) e energia pelos animais que receberam esta dieta. A associação entre silagem inoculada e 60% de concentrado na dieta resulta em melhora na utilização do alimento, visto que esta dieta permitiu reduzir a relação acetato:propionato no rúmen dos animais alimentados com esta dieta. O desempenho de bovinos de corte terminados em confinamento melhora devido à utilização de silagem de milho inoculada com L. buchneri associado ao maior nível de concentrado na dieta / Abstract: The aim of this research was to evaluate the effects of application of Lactobacillus buchneri on the fermentation, occurrence of microorganisms and aerobic stability of corn silages. The performance of Nellore young bulls also was evaluated when these animals fed with corn silage inoculated or not associated with two forage: concentrate ratios. The diets evaluated were: corn silage inoculated or not associated with 40 or 60% of concentrate. Twenty eight Nellore young bulls were used with average weight of 322.7 ± 10.2 kg. The animals kept 18 days in adaptation. After, four periods of 28 days each were conducted. Four canulated animals still used to evaluate the ruminal parameters. In relation the silage characteristics, observed lower fiber content, lactic acid concentration by L. buchneri application. Application of L. buchneri decreased the yeasts occurrence evaluated in the mass obtained of top silages after open the silos. L. buchneri inoculation combined with 60% of concentrate in the diet increased the dry matter (DM) intake and crude energy when the animals fed with this diet. Association between corn silage inoculated with 60% of concentrate resulted in lower acetic: propionic acid ratio in the rumen of the animals fed with this diet. Performance of beef cattle finished in feedlot is improved because of utilization corn silage inoculated with L. buchneri combined with higher level of concentrate in the diet / Mestre

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do probiótico Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019 (HN019) na periodontite (PE) induzida por ligadura em ratos com artrite reumatoide (AR) experimental. Foram utilizados 28 ratos, divididos em 4 grupos (n=7): AR (controle), AR/PROB (probiótico), AR/PE (periodontite experimental) e AR/PE/PROB. A partir do dia 0, HN019 foi adicionado diariamente à água dos animais dos grupos PROB, na concentração de 1,5x 109 unidades formadoras de colônia por mililitro, até o final do experimento. No dia 7, AR foi induzida por injeções subcutâneas de colágeno bovino tipo II (CII) emulsionado em Adjuvante Incompleto de Freund (IFA) em múltiplos locais na base da cauda dos animais. No dia 14, foi realizada uma dose de reforço de CII com IFA. No dia 21, aplicações locais de Adjuvante Completo de Freund foram realizadas na superfície plantar das patas traseiras direitas e intra-articularmente nos joelhos direitos dos animais. No dia 28, nos grupos PE, foram posicionadas ligaduras ao redor dos primeiros molares inferiores, as quais permaneceram em posição durante 11 dias. Os animais foram submetidos à eutanásia no 39º dia. Foram realizadas análises microtomográficas, histomorfométrica, imunoenzimáticas (anticorpo anti-proteína citrulinada, TNF-&alpha;, IL-6, IL-17 e IL-10) e microbiológica. Os dados foram estatisticamente analisados (p<0,05). O grupo AR/PE/PROB apresentou perda óssea alveolar reduzida quando comparado com o grupo AR/PE. Não houve diferença significativa em relação ao nível de inserção conjuntiva quando os animais com PE tratados e não tratados com PROB foram comparados. Os animais do grupo AR/PROB apresentaram níveis de anticorpo anti-proteína citrulinada diminuídos quando comparados com os animais dos grupos AR e AR/PE. Os animais com PE tratados com PROB apresentaram níveis de TNF-&alpha; e IL-6 reduzidos e níveis de IL-17 aumentados quando comparados com os animais com PE não tratados. Não houve diferença significativa em relação aos níveis de IL-10 entre os grupos AR/PE e AR/PE/PROB. O grupo AR/PE apresentou maior taxa de bactérias anaeróbias sobre aeróbias do que o grupo AR/PE/PROB. Dentro dos limites deste estudo, pode-se concluir que a administração de HN019 promoveu um efeito protetor contra a destruição tecidual em ratos com AR e PE experimentais / The purpose of this study was to evaluate the effects of the probiotic Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019 (HN019) on ligature-induced periodontitis in rats with experimental rheumatoid arthritis (RA). 28 rats were divided into 4 groups (n = 7): RA (control), RA/PROB (probiotic), RA/EP (experimental periodontitis) and RA/EP/PROB. Starting from day 0, HN019 was added daily to the water of the animals of PROB groups (1.5x109 colony forming units per milliliter), until the end of the experiment. On day 7, RA was induced by subcutaneous injections of bovine collagen type II (CII) emulsified in Incomplete Freund\'s Adjuvant (IFA) at multiple sites at the base of the animals tail. On day 14, a booster dose of CII was performed with IFA. On day 21, local applications of Complete Freund\'s Adjuvant were performed in the plantar surface of the right hind paws and intra-articularly in the right knees of the animals. On day 28, in EP groups, ligatures were positioned around mandibular first molars and remained in position for 11 days. The animals were euthanized on day 39. Microtomographic, histomorphometric, immunoenzymatic (anti-citrullinated protein antibodies, TNF-&alpha;, IL-6, IL-17 and IL-10) and microbiological analyses were performed. Data were statistically analyzed (p <0.05). The RA/EP/PROB group presented reduced alveolar bone loss when compared to the RA/EP group. There was no significant difference regarding connective tissue attachment level when the treated and untreated EP animals were compared. Animals of the RA/PROB group showed decreased levels of anti-citrullinated protein antibodies when compared with the animals of RA and RA/EP groups. EP animals treated with PROB presented reduced levels of TNF-&alpha; and IL-6 and increased levels of IL-17 when compared with animals with untreated EP. There was no significant difference in IL-10 levels between RA/EP and RA/EP/PROB groups. Group RA/EP presented a higher rate of anaerobic/aerobic bacteria than group RA/EP/PROB. Within the limits of this study, it can be concluded that the administration of HN019 promoted a protective effect against tissue destruction in rats with experimental RA and EP

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da administração tópica de bactérias probióticas do gênero Bifidobacterium na doença periodontal experimental em ratos. Foram utilizados 32 ratos divididos nos seguintes grupos: CT (controle), DPT (doença periodontal), CT-HN019 (controle + probiótico) e DPT-HN019 (doença periodontal + probiótico). No dia 0 do experimento, a doença periodontal foi induzida nos animais dos grupos DPT e DPT-HN019 por meio da colocação de ligaduras ao redor dos primeiros molares inferiores. Nos Grupos CT-HN019 e DPT-HN019, 2 mL de uma suspensão contendo 109 unidades formadoras de colônia/mL de Bifidobacterium animalis subsp lactis (B. lactis) HN019 foram administrados topicamente na região subgengival dos primeiros molares inferiores nos dias 0, 3 e 7 do experimento. Nos grupos CT e DPT, as administrações tópicas foram realizadas com uma suspensão sham (sem probiótico). Todos os animais foram submetidos à eutanásia 14 dias após o início do experimento. Foram coletados tecido gengival, hemi-mandíbulas e biofilme bucal para avaliação dos seguintes parâmetros: i) microbiota bacteriana (checkerboard DNA-DNA hybridization; ii) expressão de citocinas pró e anti-inflamatórias (análise Multiplex); iii) imunorreatividade de peptídeos antimicrobianos (reações imunohistoquímicas - estreptavidina-biotina-peroxidase); iv) níveis inserção conjuntiva (análise histomorfométrica) e v) microarquitetura e volume ósseos (microtomografia computadorizada por transmissão de raios X). Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística (p < 0,05). O grupo DPT apresentou maiores valores de porosidade óssea, espaçamento de trabéculas ósseas e nível de inserção conjuntiva, bem como menor número de trabéculas e volume ósseos quando comparado a todos os outros grupos (p < 0,05). No Grupo DPT-HN019, foram observados maiores percentuais de bactérias dos complexos amarelo e azul, bem como maiores expressões de Osteoprotegerina (OPG), Beta-defensina (BD)-1, BD-2 e BD-3 quando comparados àqueles do Grupo DPT (p < 0,05). O Grupo DPT apresentou níveis de Interleucina (IL)-1&beta; Receptor Ativador do Fator Nuclear Kappa-beta (RANKL) maiores que aqueles do Grupo DPT-HN019 (p < 0,05). As razões RANKL/OPG e IL-1&beta;/IL-10 foram mais elevadas no grupo DPT do que no Grupo DPT-HN019 (p < 0,05). Dentro dos limites deste estudo pode-se concluir que o uso tópico de B. lactis HN019 promove um efeito protetor contra a perda óssea e de inserção conjuntiva decorrentes da periodontite experimental em ratos. / The purpose of this study was to evaluate the effects of topical administration of probiotic bacteria of the genus Bifidobacterium on experimental periodontal disease in rats. 32 rats were divided into groups C (control), EP (experimental periodontitis), C-HN019 (control + probiotic) and EP-HN019 (EP+ probiotic). On day 0 of the experiment, periodontitis was induced in the animals of groups EP and EP-HN019 through the placement of ligatures around mandibular first molars. In groups C-HN019 and EP-HN019, 2 mL of suspensions containing 109 colony-forming units/mL of Bifidobacterium animalis subsp lactis (B. lactis) HN019 were topically administered in the subgingival region of mandibular first molars on days 0, 3 and 7 of the experiment. In groups C and EP, topical administrations were performed using a sham suspension (without probiotic). All animals were euthanized 14 days after the beginning of the experiment. Gingival tissue, hemi-mandibles and oral biofilm were collected for evaluation of the following parameters: i) bacterial microbiota (checkerboard DNA-DNA hybridization), ii) expression of pro- and anti-inflammatory cytokines (Multiplex analysis), iii) immunoreactivityof antimicrobial peptides (immunohistochemical reactions - streptavidin-biotin-peroxydase); iV) connective tissue attachment levels (histomorphometric analysis) and v) bone microarchitecture and volume (microtomographic analysis). Data were statistically analyzed (p < 0.05). Group EP presented greater values of bone porosity, trabecular separation and connective tissue attachment loss as well as reduced trabecular number and bone volume when compared with all the other groups (p < 0.05). In group EP-HN019, there were greater percentages of bacteria of the yellow and blue complexes and greater expressions of Osteoprotegerin (OPG) and beta-defensins (BD)-1, BD-2 and BD-3 when compared with group EP (p < 0.05). Group EP presented greater levels of Interleukin (IL)-1&beta; and Receptor Activator of Nuclear Factor-Kappa B ligand (RANKL) than group EP-HN019 (p < 0.05). The increase in the ratios RANKL/OPG and IL-1&beta;/IL-10 was greater in group EP than in group EP-HN019 (p < 0.05). Within the limits of the present study, it can be concluded that the topical use of B. lactis HN019 promotes a protective effect against alveolar bone and connective tissue attachment losses attributable to experimental periodontitis in rats.

Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium lactis são microrganismos probióticos frequentemente utilizados em alimentos funcionais. No entanto, estes microrganismos devem resistir ao processamento, à estocagem do alimento, e sobreviver à passagem pelo trato-gastrointestinal, para chegarem ativos ao intestino e exercerem seus efeitos benéficos. Uma vez que os probióticos são sensíveis a uma série de fatores, tais como meio ácido, sais biliares e presença de oxigênio, a microencapsulação tem sido estudada com objetivo de protegê-los aos efeitos adversos do ambiente, além de promover a liberação controlada no local de ação do microrganismo, melhorando sua eficiência. Este trabalho teve como objetivo a produção e avaliação de micropartículas lipídicas contendo B. lactis ou L. acidophilus, produzidas por spray chilling, utilizando gorduras de baixo ponto de fusão, tais como gordura de palma e manteiga de cacau, como agente encapsulante. O diâmetro médio e a morfologia das partículas foram avaliados. Ensaios de sobrevivência foram conduzidos com objetivo de avaliar a resistência dos microrganismos ao processo encapsulação, resistência in vitro aos fluidos gástrico e intestinal simulados e estabilidade das células durante 90 dias de armazenamento a -18, 7 e 20 ou 37°C, dependendo da gordura utilizada. As micropartículasapresentaram-se em formato esféricoe com diâmetro médio que pode permitir o fácil escoamento no alimento, sem proporcionar impacto tecnológico negativo.A tecnologia de encapsulação por spray chilling, utilizando gordura de palma e manteiga de cacau, como agentes encapsulantes, proporcionou a obtenção de micropartículas eficientes na proteção dos probióticos frente ao processo de encapsulação e na manutenção da estabilidade das células quando estocados sob congelamento. Entretanto, aeficiência das micropartículas frente aos fluidos gastrointestinais e a estabilidade das células quando estocadas a 7 e 20 ou 37°C variaram de acordo com a gordura utilizada e com o microrganismo encapsulado. As micropartículas lipídicas obtidas são, portanto, uma matriz inovadora para a aplicação de probióticos, de baixo custo e com grande possibilidade de obtenção em escala industrial. O desafio futuro para o presente estudo é a seleção de um agente encapsulante que aumente a estabilidade das células, nas temperaturas ambiente e de refrigeração, a fim de aumentar as possibilidades de aplicação destas microcápsulas em produtos alimentícios. / L. acidophilus and Bifidobacterium lactis are probiotic microorganisms frequently used in food product. However they must remain viable during processing, entire shelf life of product and passing-through the gastrointestinal tract to provide beneficial effects on human health. Since theses microorganisms are sensitive to a series of factors, especially presence of oxygen and acid medium, microencapsulation has been studied as an alternative to increase probiotic cells viability and to provide the controlled release in the site of action, improving their efficiency. The aim of this study was to produce and evaluate lipid microparticles of L. acidophilus or B. lactis produced by spray chilling technology using low melting point fats, such as palm fat and cocoa butter, as the encapsulant agent. The mean diameter and morphology of the microparticles were evaluated. Survival assays were conducted to evaluate the resistance of the microorganisms to the spray chilling process, viability to the in vitro simulated gastric and intestinal fluids and viability during 90 days of storage at -18, 7 and 20/37°C, depending on the fat used. Microparticles presented a spherical shape and mean diameter that allows the flow of material in the food product without conferring technology influence. Spray chilling technology using fat palm or cocoa butter as the encapsulant agent was efficient in protecting the microorganism to the encapsulation process and 90 days of storage at -18°C. However the efficiency of the microparticles on the gastric and intestinal fluids and the cells stability during storage at 7 e 20 or 37°C varied according to the fat and microorganism used. The lipid microparticles seem to be a relatively innovative matrix for the application of probiotics with low costs and possibility of scale up. The future challenge in this study is to choose an encapsulant agent that improves cells resistance and viability at refrigerator and room temperatures to increase the possibility of application of these microcapsules in food products.

Os probióticos são organismos vivos que quando ingeridos em quantidades adequadas, conferem benefícios aos indivíduos. Um destes benefícios é a capacidade de inibir o crescimento de micro-organismos patogênicos como Candida. Para avaliar a redução ou inibição de Candida em usuários de próteses totais promovida pela ingestão de probióticos, foram recrutados 135 pacientes, dos quais 59 permaneceram até o final do período experimental de 8 semanas. A ingestão dos probióticos ocorreu através de sua incorporação em queijo minas frescal. Foram selecionados pacientes usuários de próteses totais, uni ou bimaxilares albergando Candida na cavidade bucal. As amostras foram coletadas através de um enxaguado bucal 1 semana antes do início do experimento e ao final do período experimental de 8 semanas. Foi determinado o número de UFC de Candida/ml da amostra. Os sujeitos da pesquisa (n=59) receberam embalagens com 20g de queijo minas frescal a cada 14 dias por 8 semanas consecutivas. Os participantes foram divididos aleatoriamente em três grupos, experimental 1 e 2, e controle. Os grupos experimentais receberam os queijos suplementados com probióticos, respectivamente, Lactobacillus acidophilus NCFM e Lactobacillus rhamnosus Lr-32, e o grupo controle recebeu o queijo sem suplementação probiótica. Os queijos possuíam semelhança quanto a aroma e cor. Além da quantificação de Candida, foram realizados testes para identificação das espécies e avaliação da atividade enzimática da fosfolipase e proteinase. Os resultados inferem que os probióticos L. acidophilus NCFM e L. rhamnosus Lr-32 suplementados em queijo minas frescal foram capazes de reduzir os níveis de Candida bucal, em pacientes usuários de próteses totais, após ingestão diária dos queijos por 8 semanas consecutivas. Antes e após 8 semanas do experimento, Candida albicans foi a espécie mais isolada dos pacientes nos três grupos avaliados. Não houve diferença significativa com relação à atividade enzimática da fosfolipase e proteinase, pelos isolados de Candida sp., antes e após 8 semanas de ingestão do queijo. Conclusão: os dados indicam que queijos contendo L. acidophilus NCFM ou L. rhamnosus Lr-32 tem o potencial de reduzir a colonização oral por Candida, sugerindo a sua utilização para reduzir o risco de candidoses da cavidade oral. / Probiotics are living organisms which when ingested in adequate amounts confer benefits to individuals. One of these benefits is the ability to inhibit the growth of pathogenic microorganisms such as Candida. Reduction or inhibition of Candida isolated from complete denture wearers, uni or bimaxillary, was evaluated by ingestion of minas frescal cheese supplemented with probiotics. 135 patients were recruited, who 59 remained until the end of the experiment. The participants were patients in treatment at the Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo. The samples were collected through a rinsed mouthwash at the base line and 8 weeks of experiment, before the installation of the new prosthesis. The samples were inoculated on Saubouraud agar dextrose with chloramphenicol plates, incubated for 24-48 hours, in order to quantify in colony-forming units per milliliter (CFU/mL) of Candida presents in the oral cavity of these patients. Subjects who presented fungus positive culture received packages containing 20g of minas frescal cheese every 14 days for 8 consecutive weeks. The participants were divided into three groups: two experimental and one control. The experimental groups received the cheeses supplemented with probiotics Lactobacillus acidophilus NCFM and Lactobacillus rhamnosus Lr-32. The control group received the cheese without probiotic supplementation. The cheeses had similarity as flavoring and coloring. In addition to the quantification of Candida, tests for species identification, phospholipase and proteinase activities were carried out. The results infer that L. acidophilus NCFM and L. rhamnosus Lr-32 supplemented in minas frescal cheese were able to reduce the levels of oral Candida in complete denture wearers, after daily intake of cheeses for 8 weeks of the experiment. At baseline and after 8 weeks of the experiment Candida albicans was the most frequently isolated from denture wearers in all groups. Furthermore, no significant difference was observed in the phospholipase and proteinase activities by isolates of Candida sp., before and after 8 weeks of ingestion of cheese. Conclusion: The data indicate that L. acidophilus NCFM and L. rhamnosus Lr-32 has the potencial to reduce Candida colonization in oral cavity, suggesting its use for reducing the risk of oral candidiasis.

O Brasil é o quinto maior produtor de leite do mundo, entretanto sua produtividade é considerada baixa. Um dos motivos desta baixa produtividade é a alta incidência da mastite no rebanho. A mastite é a reação inflamatória da glândula mamária, causada principalmente pela invasão e ação de espécies de micro-organismos patogênicos. O principal tratamento consiste no uso de antibióticos de aplicação intramamária. Entretanto, o uso constante de antibióticos apresenta problemas graves como o surgimento de cepas de bactérias resistentes e a presença de resíduos destes medicamentos no leite. Para reduzir esses problemas, formas alternativas de prevenção e tratamento da mastite têm sido estudadas, como o uso de preparações contendo espécies probióticas. Pesquisas recentes têm demonstrado o potencial de algumas destas espécies no tratamento e prevenção da mastite bovina tendo em vista sua atividade inibitória sobre os patógenos responsáveis por esta infecção. Desta forma, a proposta deste estudo foi desenvolver e avaliar a estabilidade de uma preparação probiótica na forma de emulsão de aplicação intramamária contendo 108 UFC/mL de um \"pool\" constituído de cinco cepas de Lactobacillus (L. acidophilus ATCC 4356, L. casei ATCC 7469, L. fermentum ATCC 9338, L. plantarum ATCC 8014 e L. paracasei Nestlé ST11). Para tanto, 12 formulações de emulsão base foram desenvolvidas e avaliadas em ensaios preliminares de estabilidade (centrifugação e estresse térmico), sendo a formulação contendo monestearato de glicerila, lanolina anidra, óleo mineral, Tween 80® e Spam 80® selecionada para formulação da preparação probiótica. Adicionalmente, selecionou-se como agente conservante sorbato de potássio visando aumentar a vida útil da preparação probiótica. A preparação, assim desenvolvida, foi submetida ao teste de estabilidade físico-químico por 90 dias a 50°C ± 2°C. Observou-se que o aspecto da preparação se manteve estável, mas com redução nos parâmetros pH, densidade e aumento na viscosidade. A manutenção da viabilidade dos Lactobacillus na preparação foi estudada em um ensaio de 120 dias, sendo avaliada a influência dos fatores: temperatura de estocagem, adição de sacarose e sorbato de potássio. Observou-se influência significativa da temperatura demonstrando a importância da refrigeração na manutenção na viabilidade dos Lactobacillus. Verificou-se também que, sob refrigeração, a adição de sacarose promoveu redução de 0,5 ciclo logarítmico em relação a população inicial de células viáveis. Observou-se redução do pH da preparação probiótica avaliada nestas condições. Estes resultados permitem concluir que a refrigeração da preparação é indispensável para a manutenção da viabilidade das bactérias probióticas. A adição de 2% de sacarose à preparação, mantida sob refrigeração, se mostrou eficiente na manutenção da população de células viáveis ao final de 120 dias de ensaio, contendo 108 UFC/g, característica desejável para um produto probiótico. / Brazil is the world\'s fifth largest milk producer, though its productivity has been considered low. One of the reasons for this low productivity is the high incidence of mastitis in the herd. Mastitis is the inflammation of the mammary gland, mainly caused by the invasion and action of pathogenic microorganisms. The treatment is accomplished through the use of intramammary application of antibiotics. However, the constant use of antibiotics has serious problems such as the emergence of resistant strains of bacteria and the presence of residues of these drugs in milk. To reduce these problems, alternative means of prevention and treatment of mastitis has been studied as the use of preparations containing probiotic species. Recent studies have demonstrated the potential of some of these species in the treatment and prevention of bovine mastitis due to their inhibitory activity on pathogen species responsible for the infection. Thus, the purpose of this study was to develop and evaluate the stability of probiotic preparation in the form of intramammary application emulsion containing 108 CFU/mL of five Lactobacillus strains (L. acidophilus ATCC 4356, L. casei ATCC 7469 L. fermentum ATCC 9338, ATCC 8014, L. plantarum and L. paracasei ST11 Nestle). Therefore, 12 basic emulsion formulations were developed and evaluated in preliminary tests for stability (thermal stress and centrifugation), and only one was selected. Additionally, potassium sorbate was selected as preservative in order to increase the shelf life of the preparation. The developed preparation was subjected to study the physicochemical stability for 90 days at 50 ° C ± 2 ° C. The results showed that the aspect of the preparation remained stable, but decreasing in pH and density and increasing in viscosity. The maintenance of the viability of the lactobacillus in the preparation was studied in a 120-day test, and flowing factors were considered: storage temperature, sucrose addition and the potassium sorbate addition. It was observed that there was significant differences in the temperature factor demonstrating the importance of cooling in maintaining the viability of Lactobacillus. It was also observed that sucrose decreased by 0,5 log cycle compared to initial population of viable cells in the refrigerated preparation. Regarding the pH, it was noted a decrease in the different formulations evaluated. These results show that the cooling of the preparation is indispensable for maintaining the viability of probiotic bacteria. The addition of 2% sucrose to the preparation proved efficient with a slower decrease in viability maintaining the population of viable cells at the end of the 120 days of the assay.

A mastite é o processo inflamatório da glândula mamária que constitui uma doença comum no setor pecuário leiteiro, evidenciado principalmente durante o período de lactação de vacas leiteiras e, cujos principais agentes etiológicos são o Staphylococcus aureus, Streptococcus sp. e espécies de coliformes. Os protocolos de combate à mastite preconizam o uso de antibióticos, o que pode trazer riscos à saúde dos animais e humana. Dependendo do agente patogênico, esta estratégia é considerada frequentemente ineficiente e de alto custo, o que leva pesquisadores a buscarem alternativas à antibioticoterapia, testando princípios ativos homeopáticos, fitoterápicos e micro-organismos probióticos, que apresentam potencial como alternativa promissora para a terapia quimioterápica. As formulações contendo bactérias probióticas podem representar uma alternativa de baixo custo para o combate à mastite, com a vantagem de não estimular a resistência entre os patógenos. Desta forma, este estudo baseou-se na avaliação in vitro do potencial antimicrobiano de cepas de Lactobacillus frente a agentes patógenos causadores de mastite, bem como na avaliação in vivo da inocuidade de formulações contendo probióticos em vacas em lactação. Para tanto, 6 cepas de Lactobacillus, na forma isolada e na forma de pool foram avaliadas quanto à capacidade inibitória sobre Streptococcus agalactiae (cepas 1 e 2) por diferentes técnicas de difusão em ágar e co-cultura em meio líquido. A inibição pela técnica de co-cultura foi avaliada mediante determinação de células viáveis das cepas patogênicas por reação em cadeia da polimerase quantitativa em tempo real (RT-qPCR). De acordo com os resultados observados no estudo de inibição in vitro, foram preparadas formulações probióticas utilizando dois veículos diferentes, sendo uma emulsão (Formulação A) e outra utilizando um veículo de um medicamento comercial (Formulação B) adicionadas de células de Lactobacillus na forma isolada e na forma de pool. Estas formulações foram avaliadas quanto à inocuidade em 17 vacas separadas em grupos sob regime de 1 ordenha/dia (A e B1) e 2 ordenhas/dia (B2), mediante a aplicação das formulações A e B contendo 109 ou 106 células/dose. Ao longo do cada tratamento, foram avaliados parâmetros fisiológicos como temperatura do úbere, presença de hiperemia, inchaço e manifestação de dor, contagem de células somáticas (CCS), California Mastitis Test (CMT), bem como condutividade elétrica e aspecto do leite e avaliação microbiológica. O estudo de inibição em co-cultura mostrou que as cepas de Lactobacillus avaliadas inibiram o crescimento das cepas patogênicas, em níveis superiores a 75% após 72 horas de ensaio. Após 24 horas, os maiores níveis de inibição sobre S. agalactiae cepa 1 foram exercidos pelas cepas L. acidophilus ATCC 4356, L. fermentum ATCC 9338, com índices de inibição de 99,79% e 99,91%, respectivamente. Nas mesmas condições a inibição de S. agalactiae cepa 2 por L. acidophilus ATCC 4356 e L. delbrueckii UFV H2B20 foi de 86,7% e 79,5%, respectivamente. Estes resultados indicam o potencial de inibição das cepas de Lactobacillus estudadas sobre S. agalactiae causadora de mastite. Estudos de inocuidade demonstraram que as formulações probióticas (A e B) induziram reação inflamatória no úbere dos animais, confirmado pelo aumento significativo da condutividade elétrica do leite (CEL), CCS (p < 0,05), bem como do escore de CMT. As formulações testadas no presente estudo não se mostraram adequadas ao emprego terapêutico na cura da mastite, uma vez que no teste de inocuidade provocaram processos inflamatórios nas glândulas mamárias dos animais testados. / Bovine mastitis is a common disease in dairy farms, usually observed during lactation period in dairy cattle, whose main etiological agents are Staphylococcus aureus, Streptococcus sp. and coliform species. Current protocols of mastitis therapy include the use of antibiotics, which may represent serious risks for both animal and human health. Depending on the pathogen specie, this strategy is often considered ineffective and highly expensive, what stimulates scientists to search for alternative treatments, including homeopathic or phytotherapic drugs or probiotic microorganisms, which may be a good alternative to chemotherapeutic drugs. Formulations containing probiotic bacteria may represent a low-cost alternative for mastitis treatment. The present study aimed to assess in vitro ability of Lactobacillus strains to inhibit mastitis pathogens growth, as well as in vivo assessment of the safety of formulations containing probiotics in cows with predisposition or affected by mastitis. Thus, six Lactobacillus strains were evaluated on their inhibitory ability over Streptococcus agalactiae (strains 1 and 2) by techniques of agar diffusion and co-culture in liquid medium. The effectiveness of the co-culture was evaluated by enumerating viable pathogen cells through quantitative polymerase chain reaction (qPCR). According to the results of in vitro study, two formulations were prepared based on a probiotic emulsion (formula A) and a commercial matrix (formula B) containing Lactobacillus cells (isolated or pool). Safety tests for the formulations were performed in 17 cows, which were separated into two groups under 1 milking/day (A and B1) and another group submitted to 2 milkings/day (B2), through the application of preparation A or preparation B containing 109 or 106 cells/dose. In each treatment, every cow was assessed on physiological parameters including temperature, presence of hyperemia, swelling and pain, somatic cell count (SCC), electrical conductivity and aspect of milk (color and clots/lumps formation) and microbiological evaluation. The results of the inhibition studies in co-culture showed that all Lactobacillus strains inhibited the growth of pathogenic strains, in at least 75% after 72 h of test. The highest levels of inhibition of S. agalactiae strain 1 were performed by strains L. acidophilus ATCC 4356 and L. fermentum ATCC 9338, at level of 99.79% and 96.70% after 24h, respectively. For the same period, the inhibition of S. agalactiae strain 2 by L. acidophilus ATCC 4356 and L delbrueckii UFV H2B20 was 86.7 % and 79.5%, respectively. These results showed the potential of Lactobacillus strains studied concerning to the inhibition of mastitis caused by Streptococcus agalactiae. Safety studies showed that both formulations evaluated induced inflammatory response in the udder of the animals, what was confirmed by significant raise on electric conductivity and SCC (p < 0,05) and CMT scores on milk. All formulations were considered inappropriate to be used in mastitis therapeutics, once they failed at safety tests, inducing mastitis on tested animals.

Orientador: Letícia Helena Theodoro / Coorientador: Valdir Gouveia Garcia / Banca: Edilson Ervolino / Banca: João Eduardo Gomes Filho / Banca: Guilherme José Pimentel Lopes de Oliveira / Banca: Karina Gonzales Silvério Ruiz / Resumo: Os probióticos (PROs) estão sendo intensamente avaliados na prevenção ou tratamento de doenças da cavidade oral, que estão associadas a uma mudança na composição e atividade microbiana do biofilme e resposta do hospedeiro. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito do Lactobacillus reuteri aplicado localmente ou sistemicamente como coadjuvante ao tratamento periodontal não cirúrgico de raspagem e alisamento radicular (RAR), na periodontite experimentalmente induzida em animais submetidos à quimioterapia com 5-fluorouracil (5-FU). A indução da periodontite experimental (PE) foi realizada com a colocação de um fio de algodão ao redor dos molares inferiores esquerdos de 108 ratos, que permaneceu por 7 dias. Todos os animais receberam o quimioterápico no momento da indução da PE (60mg/kg) e 48 horas após (40mg/kg) e foram separados aleatoriamente em 6 grupos com 18 animais cada um, com os seguintes tratamentos: 5FU: animais tratados com 5-FU; 5FU/RAR: animais tratados com 5-FU, que receberam tratamento com RAR seguido de 1 aplicação de solução fisiológica salina (SS; 0,16mL); Grupo 5FU/SSL: animais tratados com 5-FU, que receberam tratamento com RAR e 4 aplicações locais de SS (0,16mL); 5FU/SSS: animais tratados com 5-FU, que receberam tratamento com RAR e 4 gavagens com SS (0,16mL); 5FU/PL: animais tratados com 5-FU, que receberam tratamento com RAR e 4 aplicações locais de PRO (0,16 mL); 5FU/PS: animais tratados com 5-FU, que receberam tratamento com RAR e 4 gavagens com PRO ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Probiotics (PROs) have been intensively evaluated to prevent or treat oral cavity diseases, associated with a change in the composition and microbial activity of the biofilm and response of the host. The aim of this study was to evaluate the effect of Lactobacillus reuteri applied locally or systemically as a coadjuvant to the non-surgical periodontal treatment of scaling and root planing (SRP) in experimentally induced periodontitis in animals treated with 5-fluorouracil (5-FU). Induction of experimental periodontitis (EP) was performed by placing a cotton thread around the left lower molars of 108 rats, which were kept there for 7 days. All animals underwent chemotherapy twice. They were 60mg/kg at the time they were subjected to ligature induction and again another 40 mg/kg, 48 hours later. They were randomly divided into 6 groups with 18 animals each and they received the following treatments: 5FU: treated animals with 5-FU; 5FU/SRP: 5-FU treated animals receiving SRP treatment followed by physiological saline (SS) solution; 5FU/SSL group: animals treated with 5-FU, who received SRP treatment and local SS applications; 5FU/SSS: animals treated with 5-FU, who received SRP treatment and systemic treatment with SS; 5FU/PL: animals treated with 5-FU, who received SRP treatment and local applications of PRO; 5FU/PS: animals treated with 5-FU, who received SRP treatment and systemic treatment with PRO (0.16ml x 4 days). Six animals from each group were submitted to euthanasia a... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da administração tópica de bactérias probióticas do gênero Bifidobacterium na doença periodontal experimental em ratos. Foram utilizados 32 ratos divididos nos seguintes grupos: CT (controle), DPT (doença periodontal), CT-HN019 (controle + probiótico) e DPT-HN019 (doença periodontal + probiótico). No dia 0 do experimento, a doença periodontal foi induzida nos animais dos grupos DPT e DPT-HN019 por meio da colocação de ligaduras ao redor dos primeiros molares inferiores. Nos Grupos CT-HN019 e DPT-HN019, 2 mL de uma suspensão contendo 109 unidades formadoras de colônia/mL de Bifidobacterium animalis subsp lactis (B. lactis) HN019 foram administrados topicamente na região subgengival dos primeiros molares inferiores nos dias 0, 3 e 7 do experimento. Nos grupos CT e DPT, as administrações tópicas foram realizadas com uma suspensão sham (sem probiótico). Todos os animais foram submetidos à eutanásia 14 dias após o início do experimento. Foram coletados tecido gengival, hemi-mandíbulas e biofilme bucal para avaliação dos seguintes parâmetros: i) microbiota bacteriana (checkerboard DNA-DNA hybridization; ii) expressão de citocinas pró e anti-inflamatórias (análise Multiplex); iii) imunorreatividade de peptídeos antimicrobianos (reações imunohistoquímicas - estreptavidina-biotina-peroxidase); iv) níveis inserção conjuntiva (análise histomorfométrica) e v) microarquitetura e volume ósseos (microtomografia computadorizada por transmissão de raios X). Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística (p < 0,05). O grupo DPT apresentou maiores valores de porosidade óssea, espaçamento de trabéculas ósseas e nível de inserção conjuntiva, bem como menor número de trabéculas e volume ósseos quando comparado a todos os outros grupos (p < 0,05). No Grupo DPT-HN019, foram observados maiores percentuais de bactérias dos complexos amarelo e azul, bem como maiores expressões de Osteoprotegerina (OPG), Beta-defensina (BD)-1, BD-2 e BD-3 quando comparados àqueles do Grupo DPT (p < 0,05). O Grupo DPT apresentou níveis de Interleucina (IL)-1&beta; Receptor Ativador do Fator Nuclear Kappa-beta (RANKL) maiores que aqueles do Grupo DPT-HN019 (p < 0,05). As razões RANKL/OPG e IL-1&beta;/IL-10 foram mais elevadas no grupo DPT do que no Grupo DPT-HN019 (p < 0,05). Dentro dos limites deste estudo pode-se concluir que o uso tópico de B. lactis HN019 promove um efeito protetor contra a perda óssea e de inserção conjuntiva decorrentes da periodontite experimental em ratos. / The purpose of this study was to evaluate the effects of topical administration of probiotic bacteria of the genus Bifidobacterium on experimental periodontal disease in rats. 32 rats were divided into groups C (control), EP (experimental periodontitis), C-HN019 (control + probiotic) and EP-HN019 (EP+ probiotic). On day 0 of the experiment, periodontitis was induced in the animals of groups EP and EP-HN019 through the placement of ligatures around mandibular first molars. In groups C-HN019 and EP-HN019, 2 mL of suspensions containing 109 colony-forming units/mL of Bifidobacterium animalis subsp lactis (B. lactis) HN019 were topically administered in the subgingival region of mandibular first molars on days 0, 3 and 7 of the experiment. In groups C and EP, topical administrations were performed using a sham suspension (without probiotic). All animals were euthanized 14 days after the beginning of the experiment. Gingival tissue, hemi-mandibles and oral biofilm were collected for evaluation of the following parameters: i) bacterial microbiota (checkerboard DNA-DNA hybridization), ii) expression of pro- and anti-inflammatory cytokines (Multiplex analysis), iii) immunoreactivityof antimicrobial peptides (immunohistochemical reactions - streptavidin-biotin-peroxydase); iV) connective tissue attachment levels (histomorphometric analysis) and v) bone microarchitecture and volume (microtomographic analysis). Data were statistically analyzed (p < 0.05). Group EP presented greater values of bone porosity, trabecular separation and connective tissue attachment loss as well as reduced trabecular number and bone volume when compared with all the other groups (p < 0.05). In group EP-HN019, there were greater percentages of bacteria of the yellow and blue complexes and greater expressions of Osteoprotegerin (OPG) and beta-defensins (BD)-1, BD-2 and BD-3 when compared with group EP (p < 0.05). Group EP presented greater levels of Interleukin (IL)-1&beta; and Receptor Activator of Nuclear Factor-Kappa B ligand (RANKL) than group EP-HN019 (p < 0.05). The increase in the ratios RANKL/OPG and IL-1&beta;/IL-10 was greater in group EP than in group EP-HN019 (p < 0.05). Within the limits of the present study, it can be concluded that the topical use of B. lactis HN019 promotes a protective effect against alveolar bone and connective tissue attachment losses attributable to experimental periodontitis in rats.