Long-term use of proton pump inhibitors (PPIs) is common in patients with muscle wasting-related chronic diseases. We explored the hypothesis that the use of PPIs may contribute to a reduction in muscle mass and function in these patients. Literature indicates that a PPI-induced reduction in acidity of the gastrointestinal tract can decrease the absorption of, amongst others, magnesium. Low levels of magnesium are associated with impaired muscle function. This unwanted side-effect of PPIs on muscle function has been described in different disease backgrounds. Furthermore, magnesium is necessary for activation of vitamin D. Low vitamin D and magnesium levels together can lead to increased inflammation involved in muscle wasting. In addition, PPI use has been described to alter the microbiota’s composition in the gut, which might lead to increased inflammation. However, PPIs are often provided together with nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), which are anti-inflammatory. In the presence of obesity, additional mechanisms could further contribute to muscle alterations. In conclusion, use of PPIs has been reported to contribute to muscle function loss. Whether this will add to the risk factor for development of muscle function loss in patients with chronic disease needs further investigation.

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Les vaches laitières en transition sont sensibles aux infections utérines en raison de l'immunité compromise autour du vêlage et de la contamination bactérienne importante dans l'utérus immédiatement après le vêlage. Les vaches atteintes d'infections utérines sont plus susceptibles de développer d'autres maladies périnatales, ce qui entraîne une baisse de la production de lait et une diminution de la fertilité. L'infertilité liée aux infections utérines est devenue la principale cause d'élimination d'une vache du troupeau. Jusqu'à présent, il n'y a pas eu d'approches efficaces pour traiter les infections utérines. Environ 90 % des vaches laitières subissent une contamination bactérienne post-partum de l'utérus. La plupart des vaches sont capables d'éliminer l'infection en 8 semaines au cours du processus d'involution, mais jusqu'à 20 % des vaches développent une métrite, qui est une infection de toute la paroi utérine ; et dans certains troupeaux, 30 à 50 % des vaches développent une endométrite, qui est une infection de la paroi interne de l'utérus. Il a été indiqué que le microbiome et les facteurs immunitaires innés de l'appareil reproducteur ont un effet sur la maladie utérine post-partum, mais le microbiome reproducteur bovin et son effet sur la fertilité suivante ne sont pas bien compris. Les maladies sont négativement corrélées aux performances de reproduction et, combinées au taux d'incidence élevé, elles sont coûteuses pour les agriculteurs. Les études traditionnelles basées sur la culture sont biaisées en faveur des bactéries qui se développent dans un environnement de laboratoire. Dans ce projet, la diversité bactérienne vaginale et utérine pendant la période d'attente volontaire a été étudiée par des méthodes de microbiologie moléculaire, principalement l'ARNr 16S et le séquençage de nouvelle génération. L'objectif de cette étude est d'étudier les variations du microbiote et des facteurs immunitaires innés tels que les populations IL1, IL8 et AGP pendant la période d'attente volontaire. L'objectif de la présente étude était de caractériser les communautés bactériennes de l'appareil reproducteur et la quantité de cytokines avant le vêlage et après le vêlage chez les vaches ayant développé ou non une endométrite. . De plus, notre deuxième objectif de la présente étude était de décrire la réponse immunitaire innée locale cellulaire et humorale lors de la cervicite clinique dans l'utérus et les échantillons vaginaux dans les périodes pré et post-partum des vaches laitières. Pour l'étude prospective de cohorte, un total de 61 vaches multipares ont été prélevées avec une cytobrosse dans le vagin 7 jours avant le vêlage (J-7) et dans l'utérus 7 jours (J+7), 21 jours (J+21), et 35 jours (J+35) après vêlage. Des échantillons de vaches en bonne santé (n = 11) et de vaches atteintes d'endométrite (n = 11) ont été traités pour l'extraction d'ADN et les gènes de séquençage de l'ARNr 16S. La diversité alpha du microbiote utérin n'était pas significantment différente entre les groupes sains et malades. La diversité β n'était pas différente au niveau de l'UTO au cours de la même période d'échantillonnage entre les vaches saines et les vaches atteintes d'endométrite, mais le microbiote utérin était différent entre les groupes trois semaines après le vêlage. Les vaches malades avaient une abondance relative moindre de Firmicutes et de Bacteroidetes que les vaches en bonne santé et les vaches atteintes d'endométrite avaient une plus grande abondance relative d'Actinobacteria que les vaches en bonne santé. T. pyogenes, Peptoniphilus et Helcococcus étaient nettement plus abondants chez les vaches atteintes d'endométrite clinique. De plus, les concentrations d'interleukine 1α (IL1), d'interleukine 8 (IL8) et de glycoprotéine acide α1 (AGP) ont été déterminées. Les cas de CC avec des signes cliniques au temps +5w tels que des pertes vaginales purulentes et une endométrite subclinique ont montré la production de cytokines la plus élevée. En conclusion, le post-partum de 3 semaines est un point critique pour évaluer les cytokines et les protéines de phase aiguë ; où la variation d'IL1 et d'IL8 a gardé une relation directe avec le nombre et la fonction des neutrophiles. / Transition dairy cows are more susceptible to uterine infections due to the compromised immunity around calving and substantial bacterial contamination in the uterus immediately after calving. Cows with uterine infections are at higher odds of developing other periparturient diseases, resulting in lower milk production and impaired fertility. Infertility related to uterine infections has become the main reason for a cow to be culled from the herd and therapeutic approaches to treat uterine infections. Currently, about 95 are of limited success. Approximately 90% of dairy cows exhibit contamination in the uterine cavity during the first 2 weeks following calving. Up to 40% of dairy cows still have contamination in the genital tract 3 weeks after calving. When infection or inflammation persists in the uterus beyond 4 weeks postpartum, the infected uterus is associated with infertility. The microbiome and innate immune factors of the reproductive tract have been indicated to have an effect on postpartum uterine disease, however the bovine reproductive microbiome and its effect on fertility is not well understood. Diseases are negatively correlated to reproductive performance, and in combination with the high incidence rate, they are costly for the farmers. Traditional culture based studies are biased towards bacteria that thrive in a laboratory environment. In this project, the vaginal and uterine bacterial diversity during voluntary waiting period (time between parturition and the time at which the cow os first eligible for insemination) were investigated by molecular microbiology methods, primarily 16S rRNA next generation sequencing. The objective of the present study was to characterize the reproductive tract bacterial communities and the number of cytokines before and after calving in cows that developed or not endometritis. Also, the present study aimed to describe the innate immune response such as IL1, IL8 and AGP in the uterus and vaginal in the pre- and post-partum periods of dairy cows with clinical cervicitis. For the cohort prospective study, a total of 61 multiparous cows were sampled with a cytobrush in the vagina 7 days before calving (D-7) and in the uterus 7 days (D+7), 21 days (D+21), and 35 days (D+35) after calving. Samples of healthy cows (n=11) and cows with endometritis (n=11) were processed for DNA extraction and sequencing of the 16S rRNA gene. Alpha-diversity of uterine microbiota was not significantly different between healthy and endometritis groups. Microbiota composition (β diversity) was significantly different between healthy and endometritis cows three weeks after calving. Diseased cows, but not at the other sampling times. Disease cows had lower relative abundance of Firmicutes and Bacteroidetes and greater abundance of Actinobacteria than healthy cows. Trueperella spp, Peptoniphilus spp. and Helcococcus spp. were significantly more abundant in disease dairy cows. Additionally, in three weeks after calving the concentrations of interleukin 1α (IL1), interleukin 8 (IL8) and α1-acid glycoprotein (AGP) were determined. Cows with clinical and subclinical endometritis at time +5w (5 wks after calving) showed the highest cytokine production compared to the other sampling time ( -1week, +1 week and+3 weeks).

La viande de porc est l’un des produits alimentaires les plus consommés au monde. La demande pour des produits de viande salubres et de qualité par les consommateurs ne cesse d’augmenter à mesure que la consommation elle-même augmente. Pour pouvoir répondre à cette demande, la contamination microbienne doit être surveillée et maîtrisée. Il s’agit d’une préoccupation majeure pour les industries œuvrant en agroalimentaire, car la présence de bactéries pathogènes responsables de toxi-infections alimentaires chez les consommateurs est une menace pour la santé publique. De plus, la présence de bactéries d’altération rend la viande impropre à la consommation humaine et diminue la durée de vie des produits, entraînant un gaspillage alimentaire et des pertes économiques. La contamination initiale des carcasses de porc est un processus inévitable et se produit par l’apport continu de bactéries, particulièrement celles composant le microbiote (intestinal, oral) des porcs et de l’environnement de l’abattoir. Le contrôle de la qualité microbiologique et la description des communautés microbiennes retrouvées à la surface des carcasses et des viandes sont réalisés, en cultivant des micro-organismes indicateurs classiques tels que les bactéries aérobies mésophiles totales ou les entérobactéries. Aujourd’hui, de nouvelles approches existent pour caractériser l’ensemble des bactéries constituant un microbiote grâce à des méthodes de séquençage à haut débit dans le but d’en étudier toute sa diversité. Cependant, l’ensemble du microbiote des carcasses et des viandes, ainsi que sa diversité sont très peu connus en production porcine. Par conséquent, il y a un manque général d’information disponible sur la façon dont ce microbiote varie dans des conditions réelles de transformation et d’entreposage de la viande de porc. Ainsi, les principaux objectifs cette thèse étaient de décrire la variabilité du microbiote porcin retrouvé sur la surface des carcasses en fonction de la provenance de la ferme d’origine des animaux et des étapes du procédé d’abattage et celle du microbiote retrouvé sur la surface des viandes emballées sous vide en fonction des conditions d’entreposage, en plus de décrire la variation de ces microbiotes dans le temps. Pour cette thèse, trois échantillonnages ont été effectués dans un abattoir porcin au Québec, Canada. Des échantillons de surface de carcasses ont été prélevés à plusieurs étapes de la chaîne d’abattage et de transformation et ce, pendant plusieurs semaines. Des échantillons de longes de porc emballées sous vides et entreposées à plusieurs températures distinctes pendant 56 jours, pour imiter l’exportation de ces produits frais à l’étranger, ont également été prélevés. Des analyses microbiologiques classiques, à savoir le dénombrement d’indicateurs microbiens et la détection des bactéries pathogènes telles que Salmonella, ainsi que la caractérisation du microbiote via le séquençage de la région V4 de l’ARNr 16S sur la plateforme Illumina Miseq ont été réalisées. Globalement, les résultats ont montré que le microbiote de surface des carcasses de porc était similaire lorsque comparé après l’habillage des carcasse (jusqu’à la douche précèdent le refroidissement), et ce entre les zones basses (correspondant au cou) et hautes (correspondant au jambon), ainsi que selon l’origine des carcasses, provenant de différents élevages, abattues pendant une même journée. Le microbiote semblait être constitué de bactéries provenant du microbiote intestinal ou oral des porcs. À l’inverse, une différence entre les charges microbiennes était observée, avec des comptes bactériens plus élevés pour les indicateurs dans la partie correspondant au cou. Lorsque les microbiotes ont été comparés sur une période de quatre semaines, une plus grande diversité bactérienne a été observée sur les zones correspondant au jambon. La composition et la structure du microbiote à la surface des carcasses apparaissaient différentes selon les journées d’abattage et les différents quarts de production (matin vs après-midi). Après le refroidissement des carcasses, une diminution de la charge bactérienne ainsi que de la diversité ont été observées, telles qu’attendues, malgré le fait que la plupart des genres bactériens présents sur les carcasses avant le refroidissement ont également été détectés après ce même refroidissement. La caractérisation du microbiote de longes de porc emballées sous vide entreposées à des températures de −1,5°C et subissant des fluctuations de la température durant les 56 jours d’entreposage a démontré que la diversité, la composition et la structure du microbiote n’étaient pas impactées. Les communautés bactériennes identifiées sur les carcasses de porc avant et après le refroidissement, tels qu’Escherichia, Shigella et Lactobacillales_unclassified, semblaient contribuer au microbiote des longes tout au long de l’entreposage. Les résultats ont révélé que les microbiotes de longes de porc, similaires en début de l’entreposage, se différenciaient après 56 jours d’entreposage. Dans cette thèse, les faibles prévalences de Salmonella et de Listeria monocytogenes n’ont pas permis de décrire et d’identifier les changements du microbiote potentiellement associés à la présence de ces bactéries. La caractérisation du microbiote a néanmoins permis d’identifier des genres bactériens hébergeant des espèces reconnus pour être pathogènes pour l’humain, comme Campylobacter spp. et Yersinia spp. Les méthodes de contrôles pour assurer le contrôle de la qualité microbiologique mises en place à l’abattoir ne permettent pas de caractériser toute la contamination microbienne. Par conséquent, la description complète des communautés microbiennes retrouvées à la surface des carcasses et viandes de porc est importante pour déterminer le rôle des conditions de transformation primaire et d’entreposage dans la composition et la diversité du microbiote. Ce projet permet d’ouvrir sur de nouvelles perspectives pour un meilleur contrôle de la qualité microbiologique et une meilleure prévention de la contamination microbienne des carcasses et viandes de porc. / Pork is one of the most consumed food products in the world. Requests for quality safe and high pork meat products is increasing too, as the consumption itself continues to increase. To be able to meet these requests, microbial contamination must be controlled. This is a major concern for the pig industry as the presence of pathogenic bacteria is responsible for human foodborne infections, making it a public health issue, as well as the presence of spoilage bacteria render meat unsuitable for human consumption, leading to food waste and economic losses. During pig meat processing, the initial carcass contamination appears inevitable and bacteria from the digestive tract and from the slaughterhouse environment contribute to the contamination of the carcass surface, both jeopardizing food safety and meat shelf life. The control of microbiological contamination and the description of the microbial communities on the surfaces of pork carcasses and meats are performed using culture-dependent methods, such as counting total aerobic bacteria or Enterobacteriaceae. Currently, new approaches allow to describe and analyze the entire composition of a microbial community using high-throughput sequencing. However, few studies have described the composition and diversity of all bacterial populations on carcass surfaces and fresh pork products during processing. To address this lack of available information on how the microbiota varies under actual processing and storage conditions, this thesis aims to describe the variability of surface microbiota of pig carcasses according to the animal origin, stage of the slaughter process, the variability of surface microbiota of vacuum-packed pork meats according to storage conditions and to study the variations of these microbiota over time. In this thesis, three samplings were carried out in a pig slaughterhouse in the province of Quebec, Canada. Samples from the surface of pig carcasses were collected at several stages during primary processing, as well as samples from the surface of fresh vacuum-packed pork loins stored for 56 days and subjected to different temperature deviations, to mimic overseas exportation. Culture-dependent methods such as enumeration of traditional indicator microorganisms, detection of pathogenic bacteria such as Salmonella, as well as high-throughput sequencing of the V4 region of the 16S rRNA gene on the Illumina platform were performed. Results showed that the microbiota of the carcass surfaces sampled was similar following primary processing (until the final wash that precedes cooling) between samples from the top (ham) and the bottom areas (neck), and between different pig batches slaughtered the same day. Bacteria which seem to come from the gut and oral cavity of pigs mainly contribute to the carcass microbiota composition. Microbial counts were different between areas, higher bacterial counts were observed for the bottom area. However, when the microbiota was compared over a four-week period, a higher bacterial diversity was observed on top areas, and the microbiota composition and diversity found on the pig carcass surface appear different according to different visits and work shifts (morning vs afternoon). After cooling, a decrease in bacterial counts and diversity were observed, even if most bacterial genera present on carcasses before cooling were also detected afterward. The microbiota composition, diversity, and structure of vacuum-packed pork loin stored at −1.5°C (Control) and at different temperature deviations over 56 days were not statistically different. Bacterial communities identified on pig carcasses before and after chilling, such as Escherichia, Shigella and Lactobacillales_unclassified, seemed to contribute to the vacuum-packed pork loin microbiota during storage. Results revealed that the vacuum-packed pork loin microbiota from the eight batches sampled were different after 56 days of storage, even though they appeared similar at the beginning of this storage period. In this thesis, the low prevalence of Salmonella and Listeria monocytogenes did not allow us to describe any potential changes in the microbiota associated with the presence of these bacteria. However, sequencing analysis revealed the frequent presence of known foodborne pathogens like Campylobacter spp. and Yersinia spp. The control methods to ensure microbiological quality control implemented at the slaughterhouse do not allow to characterize all microbial contamination. Therefore, the complete description of the microbial communities from carcass and meat surfaces is important in determining the role of primary processing and storage conditions in the composition and diversity of microbiota. This study is a step forward in the better control and prevention of microbial contamination of meat products.

<p>Intestinal microbiota are key determinants of gut homeostasis and affect various gut physiological and immune processes. Co-evolution has enabled the host and intestinal microbes to exist in a mutualistic relationship. However, interactions between the host and its intestinal microbiota exist in a delicate balance between mutualism and pathogenicity. Maintenance or disruption of this balance depends on a complex interplay between the microbiota and the host, as well as other gut luminal factors, including diet, that are poorly understood. The main goal of this thesis has been to study the host-gut luminal interactions that regulate gut physiology and immunity. In particular, <strong>Chapter 2</strong> centers on investigating the effect of perturbing the intestinal barrier using a non-steroidal inflammatory drug on host-microbial and dietary interactions in a mouse model of gluten sensitivity. I demonstrated that indomethacin-induced increase in intestinal permeability is associated with altered intestinal microbiota composition, systemic antibody development against intestinal bacteria and a shift in immune responses to the dietary antigen, gluten. <strong>Chapter 3</strong> focuses on investigating whether modulation of the intestinal microbiota can affect the host’s susceptibility to intestinal injury. I used mice with defective intracellular bacterial receptor signaling because discrimination between commensals and pathogens is, in part, achieved by a family of receptors that recognize conserved bacterial components. I demonstrated that the microbiota with which these mice are colonized influences the expression of RegIII-γ, a type of antimicrobial peptide, and susceptibility to intestinal injury. To gain further insight on the effect of microbiota on antimicrobial peptides, in <strong>Chapter 4</strong> we conducted a combination of gnotobiotic and <em>in-vitro</em> experiments where we identified that specific components of the microbiota differentially regulate RegIII expression. Further examination showed that <em>MyD88 a</em>nd <em>Ticam1 </em>genes, which are signaling adaptor proteins of pattern recognition receptors, are essential regulators of microbial–induced RegIII expression by intestinal epithelial cells. Collectively, the work presented in this thesis provides novel insight on the bi-directional interaction between the host and the gut luminal content as well as of potential beneficial effects of microbiota-modulating strategies in maintaining homeostasis and preventing disease.</p> / Doctor of Philosophy (Medical Science)

Procyanidins (PCs) have been extensively investigated for their potential health protective activities, but the prospective bioactivities are limited by their poor bioavailability. The majority of the ingested dose remains unabsorbed and reaches the colon where extensive microbial metabolism occurs. The objectives of these studies are to better understand the roles and activities of PCs in the lower gastrointestinal tract. First, a new high-throughput Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry method was developed to efficiently analyze PCs and an extensive profile of their microbial metabolites. This method is sufficiently sensitive and effective in simultaneously extracting and measuring native PCs and their microbial metabolites in biological samples. Furthermore, administration of grape seed extract increased the expression of gut junction protein occludin and reduced levels of fecal calprotectin, which suggests an improvement of gut barrier integrity and a potential modulation of endotoxemia. Additionally, chronic supplementation of the diet with flavanols did not increase colonic tissue accumulation of PCs or their microbial metabolites over a 12 week feeding study. This was the first long-term study of its kind, and the results indicate that we still do not fully understand the outcome of ingested flavanols in the colon during chronic exposure rather than acute doses. Lastly, new understanding of the microbial metabolism of PCs in the colon has been reached by studying the colon as 4 segments, rather than as a complete unit as previous studies have done. Data show that a gradient is established along the length of the colon for both PCs and their metabolites, with PCs reaching highest concentrations within 3 h after ingestion, while metabolites reach maximum concentrations anywhere form 3-18 h after ingestion. Moreover, data indicate the progressive, step-wise degradation of PCs into small metabolites throughout the length of the colon. Overall, there is greater understanding of the colonic metabolism of dietary PCs derived from GSE and cocoa, the accumulation of these compounds, and their effect on gut permeability. Future work will build off of these novel studies, and will continue to advance the understanding of the health benefits of dietary PCs. / Ph. D.

We have previously demonstrated that long-term dietary Se deficiency in old Terc-/- mice with humanized telomeres induces type-2 diabetes and exacerbates age-dependent increases in the abundance of A. muciniphila and Lachnospiraceae, which are related to obesity and metabolic syndromes. The objectives of this dissertation are: 1) to determine the minimum intake of Se required for type 2 diabetes prevention in middle-aged mice; 2) to evaluate the efficacy of A. muciniphila and R. torques (a Lachnospiraceae family member) to intervene dietary Se deficiency-induced type 2 diabetes and the underlying mechanisms; 3) to assess sex differences in the responses to dietary Se deficiency and oral gavage of such bacteria. Our results demonstrated that mice fed diets containing ≤0.10 mg Se/kg developed glucose intolerance and insulin resistance at middle-aged stage. To address objectives 2 and 3, we showed that dietary Se deficiency exacerbated type-2 diabetes-like phenotypes in males but the extent was less in females aged 7 and 13 months. Oral gavage of A. muciniphila into either antibiotics-treated or conventional mice ameliorated these phenotypes and elevated beneficial bacteria (Lactobacillus, F. prausnitzii, and Roseburia spp./E. rectale) abundance, but reduced E. coli abundance. Dietary Se deficiency decreased intestinal barrier functions and induced intestinal inflammation. In conventional mice, A. muciniphila oral gavage reversed such intestinal defects but did not affect the expression of selenoproteins. By contrast, oral gavage of R. torques did not restore dietary Se deficiency-induced type 2 diabetes-like phenotypes in female mature mice and showed opposite impacts on the change of the 4 specific genera in comparison with A. muciniphila oral gavage. Taken together, our findings demonstrate that suboptimal body Se status induces type 2 diabetes and reshapes gut microbiota in an age- and sex-dependent manner. Such metabolic defects in conventional Se-deficient mice can be alleviated by A. muciniphila but not R. torques supplement, which may counteract common intestinal defects in metabolic syndrome. In conclusion, optimal Se at nutritional level of intake is necessary to prevent type 2 diabetes. A. muciniphila is a promising supplement for alleviation of type 2 diabetes and possibly other metabolic diseases in relation to intestinal inflammation and glucose dysregulation.

El sorbitol es un poliol natural que se utiliza ampliamente en la industria de alimentos, como edulcorante, estabilizante, espesante y humectante. Este azúcar alcohol es utilizado por algunas especies del género Lactobacillus y como fuente de carbono por bífidobacterias indígenas del intestino humano. Por esta razón, algunos autores han concluido que el sorbitol podría ser un prebiótico. Sin embargo, existen pocos datos experimentalesque lo confirmen. En este trabajo se han analizado los efectos in vivo del sorbitol sobre la microbiota intestinal de ratas y se han comparado con un reconocido prebiótico como son los fructooligosacáridos (FOS). Se analizó la microbiota intestinal por métodos culturales tradicionales, así como mediante técnicas moleculares tales como PCR-DGGE y PCR cuantitativa. Los resultados mostraron que el consumo de sorbitol y FOS modificó cualitativa y cuantitativamente la microbiota intestinal de manera similar. El sorbitol aumentó y favoreció, respectivamente, la permanencia de Lactobacillus reuteri y Lactobacillus sp. AD102 en el tracto gastrointestinal de las ratas. El análisis de las concentraciones de ácidos orgánicos en el contenido intestinal demostró que la ingestión de sorbitol aumenta los niveles de butirato en el ciego y en el colon. Por lo tanto, podría contribuir al mantenimiento de una mucosa intestinal sana. Se han aislado cinco especies de Lactobacillus del contenido intestinal de ratas. La secuenciación del gen que codifica para el 16S rRNA y su posterior análisis filogenético, han permitido identificarlas como Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus intestinalis, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus murinus y Lactobacillus sp. AD102. Para esta última se llevó a cabo su clasificación taxonómica y ha sido propuesta como una nueva especie denominada Lactobacillus iatae sp. nov. / Sarmiento Rubiano, LA. (2008). Influencia del consumo de sorbitol en la microbiota intestinal de un modelo animal [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2184

[ES] La obesidad es uno de los principales problemas de salud pública debido a su elevada prevalencia y a las comorbilidades asociadas, lo que se traduce en una reducción considerable de la calidad y esperanza de vida, además de un enorme gasto económico. Su origen es multifactorial y el desarrollo de terapias efectivas para combatirla resulta complejo. La microbiota intestinal ejerce un papel relevante en el mantenimiento del balance energético y salud metabólica. Por ello, las estrategias basadas en la modificación de la microbiota intestinal son consideradas potenciales alternativas para el manejo clínico de la obesidad. No obstante, se requiere un mayor conocimiento sobre cuáles son las especies bacterianas clave en el mantenimiento de la homeostasis energética del hospedador y su modo de acción. El objetivo general de la tesis ha sido identificar nuevas estrategias basadas en la manipulación de la composición y funciones de la microbiota intestinal eficaces contra la obesidad, así como sus mecanismos de interacción con el hospedador. El capítulo primero de la tesis se centra en estudiar los mecanismos de acción por los que Bacteroides uniformis CECT 7771 ejerce efectos protectores frente al desarrollo de la obesidad, tal y como nuestro grupo ha descrito en trabajos previos. A través de un estudio en ratones con obesidad inducida por la dieta hemos demostrado que esta cepa reduce la disfunción metabólica a través de la modulación de la microbiota intestinal y las alteraciones inmunológicas en el intestino y el tejido adiposo asociados a la obesidad. Todos los efectos sobre el eje intestino-tejido adiposo parecen estar mediados por la activación de TLR5. Además, hemos desarrollado una estrategia similar a un simbiótico con el fin de incrementar la eficacia de esta bacteria administrándola a dosis menores. La formulación simbiótica se diseñó en base a la preferencia de B. uniformis CECT 7771 por el salvado de trigo (WBE) como fuente de carbono en cultivos in vitro. La administración conjunta de la bacteria y WBE mostró beneficios inmuno-metabólicos al reducir el aumento de peso corporal y la adiposidad, al tiempo que mejoraron las rutas del metabolismo energético moduladas por insulina y la homeostasis inmunológica intestinal. Además, reforzó la primera línea de defensa inmunológica al aumentar los niveles de butirato y restaurar los niveles de IEL inducidos y las ILC3. En el segundo capítulo hemos llevado a cabo dos estudios preclínicos que describen los efectos de dos nuevas bacterias autóctonas del tracto gastrointestinal humano como potenciales probióticos para el tratamiento de la obesidad identificadas por el grupo. El primer estudio, la administración de Holdemanella biformis CECT 9752 a ratones con obesidad inducida por la dieta redujo los niveles de glucosa en ayuno y mejoró la tolerancia oral a la glucosa de forma independiente a la insulina. A nivel del contenido luminal del intestino grueso, la bacteria incrementó los niveles de ácidos grasos insaturados, potenciales secretagogos lipídicos de GLP-1. A nivel del intestino delgado, incrementó la sensibilidad a GLP-1 de las neuronas vagales aferentes, mecanismo implicado en la producción endógena de glucosa. A nivel hepático, la suplementación con la bacteria redujo la gluconeogénesis y mejoró la sensibilidad a insulina. En el segundo estudio hemos evaluado los efectos inmuno-metabólicos de Phascolarctobacterium faecium DSM 32890, consumidora de succinato y productora de propionato en un modelo animal de obesidad. La administración redujo el aumento de peso corporal y la ingesta de alimentos y mejoró la tolerancia oral a la glucosa. Estos beneficios se asociaron a un aumento sostenido de la hormona intestinal anorexigénica PYY en plasma y una prevención de la hipersecreción de GIP inducida por la dieta rica en grasa. Además, la bacteria normalizó la inmunidad intestinal alterada en la obesidad, y mejoró / [CA] L'obesitat és un dels principals problemas de salut pública a causa de la seua elevada prevalença i a les comorbilitats associades, la qual cosa es tradueix en una reducció considerable de la qualitat i de l'esperança de vida, a més d'una enorme despesa econòmica. El seu origen es multifactorial i el desenvolupament de teràpies efectives per combatre-les resulta complex. La microbiota intestinal exerceix un paper rellevant en el manteniment del balanç energètic i salut metabòlica. Per això, les estrategias basades en la modificació de la microbiota intestinal son considerades hui en dia potencials alternatives per al maneig clínic de l'obesitat. No obstant això, es requereix d'un major coneixement sobre quines son les espècies bacterianes claus al manteniment de l'homeòstasi energètica de l'hoste i la seua manera d'acció. L'objectiu general de la tesi ha sigut identificar noves estratègies basades en la manipulació de la composició i funcions de la microbiota intestinal eficaces contra l'obesitat, així com els seus mecanismes d'interacció amb l'hoste. El capítol primer de la tesi es centra en estudiar els mecanismes d'acció pels quals Bacteroides uniformis CECT 7771 exerceix efectes protectors enfront del desenvolupament de l'obesitat, tal com el nostre grup ha descrit previament. A través d'un estudi en ratolins amb obesitat induïda per la dieta hem demostrat que aquesta soca redueix la disfunció metabòlica a través de la modulació de la microbiota intestinal i les alteracions immunològiques en l'intestí i al teixit adipos epididimal associats a l'obesitat. Tots els efectes sobre l'eix intestí-teixit adipós semblen estar mediades per l'activació de TLR5. A més, hem desenvolupat una estrategia similar a un simbiòtic amb la finalitat d'incrementar l'eficàcia d'aquest bacteri administrant-la a dosis menors. La fomulació simbiòtica es va dissenyar basant-se en la preferència de B. uniformis CECT 7771 pel segó del blat (WBE) com a font de carboni en cultius in vitro. L'administració conjunta de la bacteria i WBE va mostrar beneficis immuno-metabòlics al reduir l'augment de pes corporal i l'adipositat, al mateix temps que van millorar les rutes del metabolisme energètic modulades per insulina i la homeòstasi immunològica intestinal. A més, va reforçar la primera línia de defensa immunològica augmentant els nivells de butirat i restaurant els nivells de IEL induïts i de ILC3. Al segon capítol de la tesi hem dut a terme dos estudis preclínics que descriuen els efectes de dos nous bacteris autòctones del tracte gastrointestinal humà com a potencials probiòtics per al tractament de l'obesitat identificades amb posterioritat pel grup. El primer estudi, l'administració de Holdemanella biformis CECT 9752 a un model animal d'obesitat va reduir els nivells de glucosa en dejú i va millorar la tolerància oral a la glucosa de manera independent a la insulina. A nivell del contingut luminal de l'intestí gros, el bacteri va incrementar els nivells d'àcids grassos insaturats, potencials secretagogos lipídics de GLP-1. A nivell de l'intestí prim, va incrementar la sensibilitat a GLP-1 de les neurones vagals aferents, mecanisme implicat en la producció endògena de glucosa. A nivell hepàtic, la suplementació amb el bacteri va reduir la gluconeogènesi i va millorar la sensibilitat a insulina. En el segon estudi hem avaluat els efectes immuno-metabòlics de Phascolarctobacterium faecium DSM 32890, consumidora de succinat i productora de propionat a un model animal d'obesitat. L'administració va reduir l'augment de pes corporal i l'ingesta d'aliments i va millorar la tolerància oral a la glucosa. Aquests beneficis es van associar a un augment sostingut de l'hormona intestinal anorexigénica PYY en plasma i la prevenció de la hipersecreció de GIP induïda per la dieta rica en greix. A més, el bacteri va normalitzar la immunitat intestinal alterada en l'obesitat i va millorar / [EN] Obesity is one of the main public health problems due to its high prevalence and associated comorbidities, which results in a considerable reduction of the health-related quality of life and life expectancy, as well as in an overwhelming cost to global health economies. It has a multifactorial origin and the development of effective therapies is complex and has become one of the main challenges for society. The gut microbiota plays an important role in the maintenance of energy balance and metabolic health. Therefore, strategies based on gut microbiota modification to beneficially modulate energy metabolism are nowadays considered potential alternatives for the clinical management of obesity. However, the effective implementation of these strategies requires the identification of key bacterial species for the maintenance of host energy homeostasis as well as the better understanding of which mechanisms are behind of their effects. The general objective of this doctoral thesis has been to identify new and effective strategies against obesity based on the manipulation of the gut microbiota composition and function, as well as their mechanisms of interaction with the host. The first chapter of the thesis focuses on studying the mechanisms of action by which Bacteroides uniformis CECT 7771 induces protective effects against the onset of obesity, based on previous studies of our group. An intervention conducted in diet-induced obese mice, we have demonstrated that this strain reduces metabolic dysfunction through the modulation of the intestinal microbiota and immune players obesity associated in both intestine and epididymal white adipose tissue. All the effects on the gut-adipose tissue axis appear to be mediated by TLR5 activation. Moreover, we have developed a symbiotic strategy with the aim of increasing the B. uniformis anti-obesity efficacy at lower doses. The symbiotic formulation was designed based on the preference of B. uniformis CECT 7771 for wheat bran (WBE) as a carbon source in in vitro cultures. The co-administration of the bacteria and WBE showed immuno-metabolic benefits reducing body weight gain and adiposity, along with improving insulin-modulated energy metabolism pathways and intestinal immune homeostasis. In addition, It strengthened the first line of immune defence by increasing butyrate levels and restoring levels of induced IEL and ILC3. In the second chapter of the thesis we have carried out two pre-clinical studies describing the effects of two new autochthonous bacteria of the human gastrointestinal tract as potential probiotics for the treatment of obesity identified later by the group. The first study, the administration of Holdemanella biformis CECT 9752 in an animal model obesity reduced fasting glucose levels and improved oral glucose tolerance in an insulin-independent manner. In the luminal content of the large intestine, the bacteria increased the abundance of unsaturated fatty acids, potential GLP-1 secretagogues. In the small intestine, it could directly increase the GLP-1 sensitivity of vagal afferent neurons, a mechanism involved in hepatic endogenous glucose production. At the hepatic level, the supplementation with the bacteria reduced gluconeogenesis and improved insulin sensitivity. In the second study we have evaluated the immuno-metabolic effects of Phascolarctobacterium faecium DSM 32890 succinate consumer and propionate producer in an animal model of diet-induced obesity. The bacteria reduced body weight gain and food intake and improved oral glucose tolerance. These benefits were associated with a sustained increase in plasma of the anorexigenic gut hormone PYY and a prevention of high-fat diet-induced GIP hypersecretion. In addition, the bacteria normalized the impaired intestinal immunity in obesity and improved intestinal barrier integrity. / This study received funding from the European Union Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No. 797297 (M.R-P) and from the European Union 7th Framework program under the grant agreement no 613979 (MyNewGut) and grant AGL2017-88801-P from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MCIU, Spain). The Santiago Grisolía scholarship (GRISOLIAP/2014/110) to E.F from Generalitat Valenciana and the FPI scholarship (BES-2015-073930) of I López-Almela and the PTA contract (PTA2013-8836-I) of I. Campillo from MCIU are fully acknowledged. / López Almela, I. (2021). Descifrando las funciones de la microbiota intestinal en la obesidad [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174897