Probiotic and metabolite profiling of poongar rice fermentation matrix: A zebrafish-based intervention study for gut dysbiosis

Preyenga Ramesh; Arockiya Anita Margret; Harishma Sekar

doi:10.23902/trkjnat.02579

Özet

Dayanak

Özellikle Hindistan olmak üzere Asya›da yaygın olan geleneksel pirinç bazlı fermente gıdalar, fonksiyonel gıdalar ve sinbiyotikler için yüksek ticari potansiyele sahip, keşfedilmemiş bir probiyotik mikroorganizma rezervuarı oluşturmaktadır.

Amaçlar

Bu çalışma, Oryza sativa (Poongar pirinci) kaynaklı fermente matrisin antibiyotik kaynaklı bağırsak disbiyozuna karşı probiyotik özelliklerini ve terapötik etkinliğini araştırmaktadır.

Yöntemler

Fermente Poongar pirinç suyu, mikrobiyal izolasyon, biyokimyasal karakterizasyon ve 16S rRNA dizileme işlemlerinden geçirilmiş ve %96,7 homoloji ile Lactococcus lactis varlığı doğrulanmıştır. İzole edilen suş, asidik pH, safra tuzları ve tuzluluğa karşı toleransı açısından değerlendirilmiştir. Gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi analizi, kısa zincirli yağ asitleri (SCFAs) dahil olmak üzere biyoaktif metabolit profilini karakterize etmek için kullanılmıştır. Besin bileşimi analizi ve ekzopolisakkarit (EPS) miktarının belirlenmesi de gerçekleştirildi. Zebra balığı (Danio rerio) akut toksisiteyi (LC₅₀ = ~2.138 ppm) değerlendirmek ve eritromisin kaynaklı disbiyozis sonrası bağırsakların iyileşmesini incelemek için kullanıldı.

Bulgular

İzole edilen suş, simüle edilmiş gastrointestinal koşullar altında yüksek hayatta kalma oranı sergilemiş ve bağırsak sağlığına katkıda bulunan SCFAs ve EPS üretimi göstermiştir. Antibiyotik maruziyetinden sonra probiyotik matris uygulanan zebra balıkları, yüzme davranışlarının düzeldiğini ve bağırsak histoarkitektüründe, goblet hücre hiperplazisinin azalması ve villus hasarının azalması ile karakterize edilen önemli bir iyileşme göstermiştir.

Sonuç

Fermente Poongar pirinci, in vivo bağırsak bütünlüğünü geri kazanabilen, işlevsel olarak güçlü bir L. lactis suşu içerir. Bulgular, bağırsak sağlığı uygulamaları için kültürel kökenli, uygun maliyetli bir probiyotik adayı olarak potansiyel gelişimini desteklemektedir.

Anahtar Kelimeler:

Kaynaklar

Ahmed, S. I., Ahmmed, M. K., Ghosh, S. K., Islam, M. M., & Shahjahan, M. (2015). Histo-architectural changes of intestinal morphology in zebrafish ( Danio rerio ) exposed to Sumithion. Research in Agriculture, Livestock and Fisheries, 2 (3), 499-506. https://doi.org/10.3329/ralf.v2i3.26174

Binda, S., Hill, C., Johansen, E., Obis, D., Pot, B., Sanders, M. E., & Ouwehand, A. C. (2020). Criteria to qualify microorganisms as “probiotic” in foods and dietary supplements. Frontiers in Microbiology, 11 , 1662. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01662

Brugman, S. (2016). The zebrafish as a model to study intestinal inflammation. Developmental & Comparative Immunology, 64 , 82-92. https://doi.org/10.1016/j.dci.2016.02.020

Bui, T. N. Y., Paul, A., Guleria, S., O’Sullivan, J. M., & Toldi, G. (2025). Short-chain fatty acidsa key link between the gut microbiome and T-lymphocytes in neonates? Pediatric Research. In press. https://doi.org/10.1038/s41390-025-04075-0

Chakraborty, T., Roy, S., Mandal, D., & Begum, J. (2022). Assessment of developmental toxicity in zebrafish model. In Biosafety Assessment of Probiotic Potential (pp. 339-346). Springer US. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2509-5_34

Chavan, S., Mehta, J., Talukdar, M. P., Sekar, M., Gan, S. H., Subramaniyan, V., & Fuloria, N. K. (2022). Synbiotic effects of fermented rice on human health and wellness: A natural beverage that boosts immunity. Frontiers in Microbiology, 13, https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.950913

Falcinelli, S., Rodiles, A., Unniappan, S., Picchietti, S., Gioacchini, G., Merrifield, D. L., & Carnevali, O. (2015). Probiotic treatment reduces appetite and glucose level in the zebrafish model. Scientific Reports, 5 , 12193. https://doi.org/10.1038/srep12193

Finney, J. (1971). Probit analysis (3rd ed.). Cambridge University Press. https://doi.org/10.1002/jps.2600600940

Fuloria, S., Mehta, J., Talukdar, M. P., Sekar, M., Gan, S. H., Subramaniyan, V., Rani, N. N. I. M., Begum, M. Y., Chidambaram, K., Nordin, R., Maziz, M. N. H., Sathasivam, K. V., Lum, P. T., & Fuloria, N. K. (2022). Synbiotic effects of fermented rice on human health and wellness: A natural beverage that boosts immunity. Frontiers in Microbiology, 13 , 950913. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.950913

Hills, R. D., Pontefract, B. A., Mishcon, H. R., Black, C. A., Sutton, S. C., & Theberge, C. R. (2019). Gut microbiome: Profound implications for diet and disease. Nutrients, 11 (7), 1613. https://doi.org/10.3390/nu11071613

Kechagia, M., Basoulis, D., Konstantopoulou, S., Dimitriadi, D., Gyftopoulou, K., Skarmoutsou, N., & Fakiri, E. M. (2013). Health benefits of probiotics: A review. ISRN Nutrition, 2013 , 481651. https://doi.org/10.5402/2013/481651

Khan, I. A., Yu, T., Yang, M., Liu, J., & Chen, Z. (2025). A systematic review of toxicity, biodistribution, and biosafety in upconversion nanomaterials: Critical insights into toxicity mitigation strategies and future directions for safe applications. BME Frontiers, 6 , 0120. https://doi.org/10.34133/bmef.0120

Lu, J., Lu, L., Yu, Y., & Cluett, C. (2021). Zebrafish as a model for microbiome research. Frontiers in Microbiology, 12 , 650210. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.650210

Monteagudo-Mera, A., Rastall, R. A., Gibson, G. R., Charalampopoulos, D., & Chatterjee, R. (2019). In vitro evaluation of the intestinal fate of Lactobacillus plantarum CECT 7527, 7528 and 7529 strains and their impact on the gut microbiota. Journal of Functional Foods, 55 , 224-235. https://doi.org/10.1016/j.jff.2019.02.021

Nagpal, R., Kumar, A., Kumar, M., Behare, P. V., Jain, S., & Yadav, H. (2012). Probiotics, their health benefits and applications for developing healthier foods: A review. FEMS Microbiology Letters, 334 (1), 1-15. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2012.02593.x

Ogunrinola, G. A., Oyewale, J. O., Oshamika, O. O., & Olasehinde, G. I. (2020). The human microbiome and its implications in health and disease. Saudi Journal of Biological Sciences, 27 (7), 1814-1820. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2020.01.007

Paul, A., Bui, T. N. Y., Guleria, S., & O’Sullivan, J. M. (2025). Probiotic potential and bioactive properties of Lactococcus lactis isolated from fermented dairy products. Food Bioscience, 50 , 100073. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.100073

Praskova, E., Voslarova, E., Siroka, Z., Plhalova, L., Macova, S., Marsalek, P., & Svobodova, Z. (2011). Assessment of diclofenac LC 50 reference values in juvenile and embryonic stages of the Zebrafish ( Danio rerio ). Polish Journal of Veterinary Sciences, 14 (4). https://doi.org/10.2478/v10181-011-0081-0

Radha, P., Selvanayaki, S., Tilak, M., & Gurusamy, A. (2022). Medicinal properties of traditional rice varieties. Just Agriculture, 3 (3), 1-3. https://doi.org/10.31018/jans.v16i3.5784

Rathna Priya, T. S., Eliazer Nelson, A. R. L., Ravichandran, K., & Antony, U. (2019). Nutritional and functional properties of coloured rice varieties of South India: A review. Journal of Ethnic Foods, 6 (1), 1-11.

Salazar, N., Gueimonde, M., de los Reyes-Gavilán, C. G., & Ruas-Madiedo, P. (2016). Exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria and bifidobacteria as fermentable substrates by the intestinal microbiota. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 56 (9), 1440-1453. https://doi.org/10.1080/10408398.2013.772358

Sanders, M. E., Akkermans, L. M., Haller, D., Hammerman, C., Heimbach, J., Hörmannsperger, G., & Huys, G. (2010). Safety assessment of probiotics for human use. Gut Microbes, 1 (3), 164-185. https://doi.org/10.4161/gmic.1.3.12127

Singleman, C., & Holtzman, N. G. (2014). Growth and maturation in the Zebrafish, Danio rerio : A staging tool for teaching and research. Zebrafish, 11 , 396-406. https://doi.org/10.1089/zeb.2014.0976