PROBIÓTICOS IIPROBIÓTICOS II

Bacterias del ácido láctico como probióticos

Probióticos “un microorganismo vivo que luego de ser ingerido produce efectos benéficos en hospedador” (Fuller 1989).

Tissier, 1906

Metchnikoff, 1907

Afirmó que la dependencia de los microbios intestinales con respecto a los alimentos hace posible adoptar medidas para modificar la flora de nuestro organismo y sustituir los microbios nocivos por microbios útiles

Observó, en niños que padecían diarrea, un escaso contenido de bacterias con morfología en Y (bífida) en sus heces, mientras que estas bacterias bífidas eran abundantes en niños sanos)

Bacterias del ácido láctico como probióticos

Efectos benéficos de los microorganismos probióticos en el tractogastroinestinal de mamíferos. IgA, immunoglobulina A; TLR, receptor

Toll-like. Saulnier et al., 2009

Bacterias del ácido láctico como probióticos

• Resistencia a la colonización o “efecto de barrera”

Aumento en la cantidad de mucinas producidas por las células

epiteliales (Caballero-Franco et al., 2009)

Exclusión competitiva: colonización de la mucosa intestinal vía

adhesinas como las proteínas de capa S capa S

Inhibición de la adhesión de patógenos

La preincubación de capa S capa S de L. kefir inhibe la invasión de Salomenella

a entorictos humanos (Golowczyc et al., 2007).

Bacterias del ácido láctico como probióticos

• Producción de compuestos capaces de inhibir el crecimiento de microorganismos patógenos o generar efectos benéficos

• Ácidos Orgánicos

• Bacteriocinas

• Peróxido de Hidrogeno

• Diacetilos

Ácidos Orgánicos (Ác. Láctico, Ác. Acético) Ácidos Orgánicos (Ác. Láctico, Ác. Acético)

Los ácidos ejercen sobre los microorganismos dos tipos de efectos distintos, aunque estrechamente relacionados. En primer lugar, existe un efecto antimicrobiano debido a la acidez en sí, esto es, a la bajada del pH extracelular. El segundo tipo, más importante en la práctica, es el efecto antimicrobiano específico debido a la forma no disociada.

RCOO- + H+ RCOOHRCOOH

RCOOHRCOOH RCOORCOO- - + + HH++

pH extracelular: 4-5

pH intracelular: 7

Acidificación del citoplasma

Célula

L. kefiranofaciens, L. acidophilus, L. alimentarius, L. casei, L. rhamnosus.

Heterofermentadoras:

ácido acéticoácido acético

L. brevis, L. buchneri, L. fermentum, L. fructivorans, L. kefir.

Homofermentadoras:

Glucosa ácido lácticoácido láctico

etanol

Glucosa ácido lácticoácido láctico

Producción de ácidos orgánicos por BALProducción de ácidos orgánicos por BAL

Producción de peróxido de hidrogeno por BALProducción de peróxido de hidrogeno por BAL

Las bacteriocinas se reconocen como péptidos antimicrobianos de síntesis síntesis ribosomalribosomal producidos por bacterias Gram-positivas y Gram-negativas (Klaenhammer, 1993; Jack y col., 1995; Nes y col., 1996)

BacteriocinasBacteriocinas

El uso de antibióticos en alimentos no es permitido en la actualidad en ninguna de las naciones industrializadas.

A diferencia de los antibióticos, las bacteriocinas son sustancias que pueden romperse fácilmente por medio de proteasas y son rapidamente inactivadas en el estomago y en el intestino delgado.

Clase I: LantibioticosClase I: Lantibioticos

Son bacteriocinas de pequeño tamaño molecular (<5 kDa), termoestables y con aminoácidos modificados postraduccionalmente. Los más comunes son la deshidroalanina (DHA) y la deshidrobutirina (DHB), originados por deshidratación de la serina y la treonina, respectivamente.

A su vez, en función de su estructura y modo de acción:

Grupo IA: Grupo IA: péptidos elongados y catiónicos que actúan a nivel de membrana y que engloban a los lantibióticos de un sólo péptido y a aquellos que requieren la presencia de dos péptidos para ejercer su actividad antimicrobiana total.

Grupo IBGrupo IB: péptidos globulares e hidrófobos que actúan como inhibidores enzimáticos.

lantionina

Síntesis de Síntesis de lantibioticoslantibioticos

Dehidroxialanina (Dha)

Deshidrobutirina (Dhb)

acido aminobutírico (Abu)

NisinaNisinaFue descrita en 1928, fue la primer bacteriocina aislada a partir de la bacteria ácido láctica Lactococcus lactis subsp lactis, es la única reconocida por la FDA con la categoría GRASGRAS (Generally Recognized As Safe). Posee actibidad contra Gram positivas, especialmente de los géneros Clostridium, Staphylococcus, Bacillus y Lysteria.

Es un péptido de 34 aminoácidos, de bajo peso molecular menor a 5 kDa. La síntesis de la nisina es compleja, requiere de procesos de transcripción, traducción, modificaciones post-traduccionales, secreción, procesamiento, y señales de transducción.

Dehidroxialanina (Dha)

Deshidrobutirina (Dhb)

acido aminobutírico (Abu)

DESARROLLO COMERCIAL DE LA NISINA

La aplicación de la nisina es efectiva para la preservación de los siguientes

productos:

•QuesoQueso y preparaciones de queso procesado. 100-250 mg/kg de nisina incrementa la

preservación del queso al menos por 6 meses.

•Leche pasteurizada . Leche pasteurizada . 50 mg/kg incrementa la preservación a TA de 2 a 6 días.

•Leche evaporada enlatadaLeche evaporada enlatada. 80-100 mg/kg previene completamente el crecimiento de bacterias

típicas formadoras de esporas permitiendo la reducción del tiempo de proceso por 10 minutos.

•Postres de lechePostres de leche. 50-100 mg/kg hace posible la reducción del nivel de calor de proceso

•Alimentos enlatados. 100-150 mg/kg aumenta la vida útil por al menos 2 años y permite

procesarlos a menor temperatura.

•Hongos enlatados. Hongos enlatados. 100-200 mg/kg previene la germinación

de esporas después del proceso térmico.

Bacteriocinas lineales y sin modificaciones postraduccionales. Son péptidos pequeños (< 10 kDa) y termoestablestermoestables, que actúan a nivel de la membrana plasmática. El representante más característico de este grupo es la pediocina pediocina PA-1, la bacteriocina más estudiada después de la nisina.

- Subclase IIa - Subclase IIa o pediocinaspediocinas, Se trata de péptidos con una potente actividad antilisteria antilisteria y de una elevada homología de sus secuencias aminoacídicas, especialmente en la región N-terminal.

- Subclase IIb, - Subclase IIb, cuya actividad depende de la acción complementaria de dos péptidos. En algunos casos, como en el de la lactococina G (van Belkum y col., 1991; Nissen-Meyer y col., 1992) es necesaria la presencia de ambos péptidos para que la bacteriocina sea activa; en otros, como en los de la plantaricina S.

- Subclase IIc, - Subclase IIc, con características peculiares, que aconsejan no incluirlas en las subclases anteriores. A esta subclase pertenecen, por ejemplo, la enterocina Benterocina B (Casaus y col., 1997), la carnobacteriocina carnobacteriocina A (Worobo y col., 1994), las enterocinas L50 enterocinas L50 (EntL50A y EntL50B) (Cintas y col., 1998), la enterocina Q enterocina Q (Cintas y col., 2000c) y la lactococina A lactococina A (Holo y col., 1991).

ClaseClase IIII:

PediocinaPediocina

Es una bacteriocina producida por Pediococcus acidilactici y es utilizada como conservador en productos vegetales y cárnicos y se ha observado una elevada actividad contra especies de Listeria.

Dada su alta actividad contra especies de Listeria esta bacteriocina tiene un alto potencial para ser utilizado como conservador en alimentos lácteos.

Bacteriocinas de elevado tamaño molecular (>30 kDa) y termolábilestermolábiles. Las bacteriocinas más conocida de esta clase son la helveticina Jhelveticina J y las lacticinaslacticinas A A y B B

Clase IV: Clase IV:

bacteriocinas complejas. Son péptidos con una parte proteíca y una o más fracciones lipídicas o glucídicas necesarias para su actividad biológica. Por tanto, esta clase incluye bacteriocinas que se consideran como glicoproteínas (lactocina lactocina S) o como lipoproteínas (mesenterocina mesenterocina 52).

Clase V: Clase V: bacteriocinas de estructura circular y no modificadas postraduccionalmente. A esta clase pertenecen la enterocina enterocina AS-48 y la gasericina gasericina A.

Clase III: Clase III:

BacteriocinaBacteriocina ClaseClase Microorganismo productorMicroorganismo productor Nisina I Lactococcus lactis subsp lactis Pediocina PA-1 IIa Pediococcus acidilactici y Lactobacillus

plantarum WHE92 Pediocina JD IIa Pediococcus acidilactici JD1-23 Sakacina A IIa Lactobacillus sake 706 Sakacina P IIa Lactobacillus sake LTH673 Curvacina A IIa Lactobacillus curvatus LTH1174 Mesentericina Y105 IIa Leuconostoc mesenteroides Plantaricina E/F IIb Lactobacillus plantarum C11 Lactococcina A IIb Lactococcus lactis subsp cremoris Lactococcina B IIb Lactococcus lactis subsp cremoris 9B4 Lactacina F IIb Lactobacillus johnsonii Divergicina IIc Carnobacterium divergens LV13 Helveticina III Lactobacillus helveticus

Bacteriocinas y Microorganismos productoresBacteriocinas y Microorganismos productores

Bacterias del ácido láctico como probióticos

•Efectos sobre el sistema inmune

Modulación de la expresión de los receptores Toll-like (Voltan et al.,

2007)

Transcripción de NF-kB (Matsumoto et al., 2005)

Inducción de citoquinas pro y anti inflamatorias (Drakes et al., 2004)

Aumento de los niveles de IL-10 (Pessi et al., 2000, Drakes et al., 2004)

Inducción de células dendríticas (Christensen et al., 2002)