Tavuk bağırsağı kaynaklı laktobasillerden elde edilen ekzopolisakkaritlerin karakterizasyonu, antibiyofilm, anti-quarum sensing ve adezyon etkilerinin belirlenerek prebiyotik potansiyelinin araştırılması
Investigating the prebiotic potential of exopolysaccharides obtained from chicken intestine originated lactobacilli by determining their characterization, antibiofilm, anti-quorum sensing, and adhesion effects
Yazar: SEDA BİKRİÇ
Danışman: PROF. DR. BELMA ASLIM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada tavuk bağırsağı kaynaklı laktobasillerden elde edilen ekzopolisakkaritlerin (EPS) ve kültür filtratlarının, tavuk bağırsak florasını düzenleyici bir prebiyotik olarak kullanım potansiyelinin ortaya konulması amaçlanmıştır. Serbest gezen köy tavuklarının bağırsaklarından izole edilmiş laktobasillerden yüksek EPS üreticisi suşlar seçilerek, EPS üretiminde verimi artırıcı karbon/azot kaynakları ve kombinasyonları belirlenmiştir. EPS üretiminde öne çıkan L. salivarius BIS312 ve BIS722 suşlarından elde edilen liyofilize EPS (L-EPS)'lerin karakterizasyonları, HPLC, NMR ve SEC analizleri ile ortaya konulmuştur. Yine bu suşların kültür filtratlarının ve L-EPS'lerinin antibiyofilm, antimikrobiyal ve anti-quarum sensing etkileri araştırılmıştır. Ayrıca, L. salivarius BIS312 suşunun HT-29 kolorektal adenokarsinoma hücre hattında adezyon yeteneği araştırılmış ve bu suşun L-EPS'sinin ve kültür filtratının da adezyon üzerine etkisi test edilmiştir. Kültür ortamında en yüksek EPS üretimi, L. salivarius BIS312 (532 mg/L) suşunda belirlenirken, bu suşun %2 laktoz ve %1 tripton ile zenginleştirilmiş besiyerinde daha yüksek oranda EPS ürettiği (702 mg/L) tespit edilmiştir. L. salivarius BIS312 ve BIS722 suşlarının L-EPS'lerinin 104-106 aralığında molekül ağırlığına sahip olduğu ve yapısında 4 çeşit monomer bulunduğu belirlenmiştir. İki suşun tüm uygulamaları, test bakterileri üzerinde kuvvetli antibiyofilm etkisi göstermiştir. Antimikrobiyal aktivite çalışmasında L-EPS'lerin etkin olmadığı belirlenirken, L. salivarius BIS312 suşunun kültür filtratının diğer suşa göre yüksek antimikrobiyal etki gösterdiği tespit edilmiştir. Anti-quarum sensing çalışmasında ise kültür filtratlarının etkin olmadığı ancak, L. salivarius BIS722 suşunun L-EPS'sinin diğer suşa göre daha yüksek etki gösterdiği belirlenmiştir. Bu farklılıkların, iki suşun L-EPS'sinin karakteristik yapılarından kaynaklandığı söylenebilir. L-EPS'lerin anti-quarum sensing mekanizmasıyla, kültür filtratlarının antimikrobiyal etkiyle antibiyofilmde etkin oldukları sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, L. salivarius BIS312 suşunun L-EPS'si ve kültür filtratı, bu suşun HT-29 hücrelerine adezyon yeteneğini önemli ölçüde artırmıştır. Çalışmalar sonucunda, kanatlı yemlerinde probiyotik kaynaklı ve karakterize edilmiş L-EPS'lerin kullanımının yeni bir yaklaşım olabileceği sonucu elde edilmiştir.

Abstract:
In the present study it was aimed to determine the potential use of exopolysaccharides (EPS), and culture filtrates obtained from lactobacilli isolated from chicken intestine as a prebiotic regulating chicken intestinal flora. By selecting high EPS-producing strains among lactobacilli obtained from intestines of freely moving village chickens, carbon/nitrogen sources and combinations promoting productivity in EPS production were determined. The characterization of lyophilized EPSs (L-EPSs) obtained from L. salivarius BIS312 and BIS722 strains which are considered as the prominent EPS producers were performed by HPLC, NMR, and SEC analyses. These strains' culture filtrates' and L-EPSs' antibiofilm, antimicrobial, and anti-quorum sensing effects were also studied. Additionally, the adhesive ability of L. salivarius BIS312 strain in an HT-29 colorectal adenocarcinoma cell line and the effects of the L-EPS, and culture filtrates of this strain on adhesion were also tested. The highest EPS yield in culture medium was observed with L. salivarius BIS312 (532 mg/L) strain that was determined to produce a higher amount of EPS (702 mg/L) in a culture medium enhanced with 2% lactose and 1% tryptone. L. salivarius BIS312 and BIS722 strains' L-EPSs were found to have a molecular weight of 104-106 and to contain 4 types of monomers in their structure. All applications of both strains showed a strong antibiofilm effect on test bacteria. While the antimicrobial activity studies demonstrated no efficacy of L-EPSs, L. salivarius BIS312 strain's culture filtrate exerted a more potent antimicrobial effect compared to that of the other strain. The anti-quorum sensing study revealed that the culture filtrates were not effective but L. salivarius BIS722 strain's L-EPS had a more potent effect than that of the other strain.  These differences may be attributable to the characteristic structures of the L-EPSs of both strains. It was concluded that L-EPSs' achieved the antibiofilm effect by means of showing anti-quorum sensing effect, whereas culture filtrates achieved the antibiofilm effect by showing antimicrobial effect. Additionally, L-EPS, and culture filtrates of L. salivarius BIS312 strain significantly increased the adhesion ability of that strain to HT-29 cells. The studies suggested that the use of probiotic-originated and characterized L-EPSs in poultry feeds may be a novel approach.