Transcript Probióticos II

PROBIÓTICOS 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
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)
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
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
 Inhibición de la adhesión de patógenos
La preincubación de 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)
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+
RCOOH
RCOOH
pH extracelular: 4-5
RCOO- + H+
Acidificación del citoplasma
pH intracelular: 7
Célula
Producción de ácidos orgánicos por BAL
 Homofermentadoras:
Glucosa
ácido láctico
L. kefiranofaciens, L. acidophilus, L. alimentarius, L. casei, L. rhamnosus.
 Heterofermentadoras:
Glucosa
ácido láctico
etanol
ácido acético
L. brevis, L. buchneri, L. fermentum, L. fructivorans, L. kefir.
Producción de peróxido de hidrogeno por BAL
Bacteriocinas
Las bacteriocinas se reconocen como péptidos antimicrobianos de síntesis
ribosomal producidos por bacterias Gram-positivas y Gram-negativas
(Klaenhammer, 1993; Jack y col., 1995; Nes y col., 1996)
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.
El uso de antibióticos en alimentos no es
permitido en la actualidad en ninguna de las
naciones industrializadas.
Clase 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: 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.
lantionina
Grupo IB: péptidos globulares e hidrófobos que actúan como inhibidores enzimáticos.
Síntesis de lantibioticos
Dehidroxialanina (Dha)
Deshidrobutirina (Dhb)
acido aminobutírico (Abu)
Nisina
Fue 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 GRAS (Generally Recognized As Safe).
Posee actibidad contra Gram positivas, especialmente de los géneros Clostridium,
Staphylococcus, Bacillus y Lysteria.
acido aminobutírico (Abu)
Dehidroxialanina (Dha)
Deshidrobutirina (Dhb)
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.
DESARROLLO COMERCIAL DE LA NISINA
La aplicación de la nisina es efectiva para la preservación de los siguientes productos:
•Queso y preparaciones de queso procesado. 100-250 mg/kg de nisina incrementa la
preservación del queso al menos por 6 meses.
•Leche pasteurizada . 50 mg/kg incrementa la preservación a TA de 2 a 6 días.
•Leche 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 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. 100-200 mg/kg previene la germinación
de esporas después del proceso térmico.
Clase II:
Bacteriocinas lineales y sin modificaciones postraduccionales.
Son péptidos pequeños (< 10 kDa) y termoestables, que actúan a nivel de la membrana
plasmática. El representante más característico de este grupo es la pediocina PA-1, la
bacteriocina más estudiada después de la nisina.
- Subclase IIa o pediocinas, Se trata de péptidos con una potente actividad antilisteria y de
una elevada homología de sus secuencias aminoacídicas, especialmente en la región Nterminal.
- 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, con características peculiares, que aconsejan no incluirlas en las subclases
anteriores. A esta subclase pertenecen, por ejemplo, la enterocina B (Casaus y col., 1997), la
carnobacteriocina A (Worobo y col., 1994), las enterocinas L50 (EntL50A y EntL50B) (Cintas
y col., 1998), la enterocina Q (Cintas y col., 2000c) y la lactococina A (Holo y col., 1991).
Pediocina
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.
Clase III:
Bacteriocinas de elevado tamaño molecular (>30 kDa) y termolábiles.
Las bacteriocinas más conocida de esta clase son la helveticina J y las lacticinas A y B
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 S) o como lipoproteínas
(mesenterocina 52).
Clase V:
bacteriocinas de estructura circular y no modificadas
postraduccionalmente. A esta clase pertenecen la enterocina AS-48 y la gasericina A.
Bacteriocinas y Microorganismos productores
Bacteriocina
Clase
Nisina
Pediocina PA-1
I
IIa
Pediocina JD
Sakacina A
Sakacina P
Curvacina A
Mesentericina Y105
Plantaricina E/F
Lactococcina A
Lactococcina B
Lactacina F
Divergicina
Helveticina
IIa
IIa
IIa
IIa
IIa
IIb
IIb
IIb
IIb
IIc
III
Microorganismo productor
Lactococcus lactis subsp lactis
Pediococcus acidilactici y Lactobacillus
plantarum WHE92
Pediococcus acidilactici JD1-23
Lactobacillus sake 706
Lactobacillus sake LTH673
Lactobacillus curvatus LTH1174
Leuconostoc mesenteroides
Lactobacillus plantarum C11
Lactococcus lactis subsp cremoris
Lactococcus lactis subsp cremoris 9B4
Lactobacillus johnsonii
Carnobacterium divergens LV13
Lactobacillus helveticus
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)