Modulación de la barrera epitelial intestinal por vesículas de membrana y factores solubles secretados por cepas probióticas y comensales de Escherichia coli

RESUMEN El epitelio gastrointestinal forma una barrera fisica y bioquimica que mantiene la segregacion entre el huesped y la microbiota intestinal. La integridad de esta barrera es critica en el mantenimiento de la homeostasis intestinal y su disfuncion esta relacionada con una gran variedad de enfermedades. La microbiota intestinal, y en particular las bacterias probioticas, modulan la integridad de la barrera reduciendo la permeabilidad intestinal y reforzando las uniones estrechas (TJ) entre las celulas adyacentes del epitelio intestinal. El probiotico Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) es un buen colonizador del intestino humano con probada eficacia terapeutica en la remision de la colitis ulcerosa en humanos. EcN modula positivamente la barrera epitelial intestinal a traves de la regulacion positiva y redistribucion de las proteinas TJ ZO-1, ZO-2 y claudina-14. La regulacion positiva de claudina-14 se ha atribuido a la proteina secretada TcpC. Todavia se desconoce si la regulacion de ZO-1 y ZO-2 esta mediada por factores secretados por EcN. El objetivo de este estudio fue explorar si las vesiculas de membrana externa (OMVs) liberadas por EcN fortalecen la barrera epitelial. Este estudio incluye otras cepas de E. coli de origen intestinal humano portadoras del gen tcpC, tales como ECOR63. Los sobrenadantes de cultivos de las cepas tipo salvaje y de los mutantes tcpC derivados se fraccionaron en OMVs y factores secretados. El impacto de estas fracciones extracelulares sobre la barrera epitelial se evaluo midiendo la resistencia transepitelial, la expresion y la redistribucion de varias proteinas de TJ en monocapas de celulas T-84 y Caco-2. Nuestros resultados muestran que la actividad de refuerzo de la barrera por parte de EcN y ECOR63 no depende exclusivamente de TcpC. Tanto las OMVs como factores secretados por ambas cepas promueven la regulacion positiva de ZO-1 y claudina-14, y la regulacion negativa de claudina-2. Los efectos mediados por OMVs son independientes de TcpC. La proteina TcpC secretada en forma soluble contribuye a la regulacion positiva de ZO- 1 y claudina-14, pero no tiene ningun efecto sobre claudina-2. Ademas, los resultados obtenidos sugieren que las OMVs y los factores secretados de EcN y ECOR63 refuerzan la barrera epitelial a traves de la activacion de la via de senalizacion de ERK 1/2. Las fracciones secretadas de ambas cepas, tambien mostraron actividad protectora de la barrera epitelial en un modelo de barrera danada por infeccion con E. coli enteropatogena (EPEC). Este patogeno altera la integridad de la barrera epitelial, causando la regulacion negativa de ZO-1, ZO-2, ocludina, y claudina-14, y un reordenamiento alterado de ZO-1 a nivel subcelular. Sin embargo, la infeccion con EPEC en presencia de las OMVs o de los factores solubles secretados por EcN o ECOR63 evitaron la disminucion de la expresion de ocludina y claudina-14. A nivel de redistribucion subcelular, ambas fracciones de EcN y ECOR63 suprimieron claramente el efecto de EPEC sobre ZO-1, manteniendo su localizacion asociada a ocludina en la zona de las TJ.