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Lactiplantibacillus plantarum

Lactiplantibacillus plantarum (anteriormente Lactobacillus arabinosus y Lactobacillus plantarum ) [3] es un miembro muy extendido del género Lactiplantibacillus y se encuentra comúnmente en muchos productos alimenticios fermentados, así como en materia vegetal anaeróbica. [4] L. plantarum se aisló por primera vez de la saliva . Debido a su capacidad para persistir temporalmente en las plantas, el intestino de los insectos y el tracto intestinal de los animales vertebrados, se lo designó como un organismo nómada. [5] [6] L. plantarum es una bacteria Gram positiva con forma de bacilo. Las células de L. plantarum son bastones con extremos redondeados, rectos, generalmente de 0,9 a 1,2 μm de ancho y de 3 a 8 μm de largo, que se presentan solos, en pares o en cadenas cortas. [7] L. plantarum tiene uno de los genomas más grandes conocidos entre las bacterias del ácido láctico y es una especie muy flexible y versátil. Se estima que crece entre pH 3,4 y 8,8. [8] Lactiplantibacillus plantarum puede crecer en un rango de temperatura de 12 °C a 40 °C. [9] Los recuentos viables de "L. plantarum" almacenado en condiciones de refrigeración (4 °C) se mantuvieron altos, mientras que se observó una reducción considerable en los recuentos almacenados a temperatura ambiente (25 ± 1 °C). [10]

Metabolismo

Lactiplantibacillus plantarum son bacterias Gram-positivas homofermentativas y aerotolerantes que crecen a 15 °C (59 °F), pero no a 45 °C (113 °F), y producen ambos isómeros del ácido láctico ( D y L ). Muchos lactobacilos, incluido L. plantarum, son inusuales porque pueden respirar oxígeno y expresar citocromos  si hay hemo y menaquinona presentes en el medio de crecimiento. [11] [12] En ausencia de hemo y menaquinona, la NADH-peroxidasa consume oxígeno con peróxido de hidrógeno como intermediario y agua como producto final. [11] [12] Se supone que el peróxido actúa como un arma para excluir bacterias competidoras de la fuente de alimento. En lugar de la enzima protectora superóxido dismutasa presente en casi todas las demás células tolerantes al oxígeno, este organismo acumula cantidades milimolares de polifosfato de manganeso . L. plantarum también utiliza manganeso en una pseudocatalasa para reducir los niveles de oxígeno reactivo. Debido a que la química mediante la cual los complejos de manganeso protegen a las células del daño del oxígeno es subvertida por el hierro , estas células prácticamente no contienen átomos de hierro; por el contrario, una célula de Escherichia coli de volumen comparable contiene más de un millón de átomos de hierro. Debido a esto, L. plantarum no se puede utilizar para crear enzimas activas que requieran un complejo hemo , como las verdaderas catalasas. [13]

L. plantarum también puede reducir los aceptores de electrones terminales insolubles, como los óxidos de hierro o los electrodos sólidos, mediante transferencia de electrones extracelular cuando están presentes riboflavina y quinona (como el ácido 1,4-dihidroxi-2-naftoico, DHNA). [14] [15] L. plantarum utiliza la transferencia de electrones extracelulares para aumentar la relación NAD + /NADH, acelerar la fermentación, generar más ATP a través de la fosforilación a nivel de sustrato y acumular más biomasa. [14]

Lactiplantibacillus plantarum , como muchos lactobacilos, se puede cultivar utilizando medios MRS . [16]

Genomas

La secuenciación del genoma de la bacteria del ácido láctico L. plantarum WCFS1 muestra más detalles moleculares. El cromosoma contiene 3.308.274 pares de bases. [17] El contenido de GC de L. plantarum es 44,45 % con un recuento de proteínas promedio de 3063. Según el experimento del Centro de Ciencias de los Alimentos de Wageningen, el número de ARNr de L. plantarum WCFS1 es 15 y el número de ARNt es 70. [7]

Productos

Ensilaje

Lactiplantibacillus plantarum es la bacteria más común utilizada en inoculantes de ensilaje . Durante las condiciones anaeróbicas del ensilaje, estos organismos dominan rápidamente la población microbiana y, en 48 horas, comienzan a producir ácidos láctico y acético a través de la vía Embden-Meyerhof , disminuyendo aún más su competencia. En estas condiciones, se ha descubierto que las cepas de L. plantarum que producen altos niveles de proteínas heterólogas siguen siendo altamente competitivas. Esta cualidad podría permitir que esta especie sea utilizada como un pretratamiento biológico eficaz para la biomasa lignocelulósica . [18]

Productos alimenticios

Lactiplantibacillus plantarum se encuentra comúnmente en productos lácteos, carne y muchas fermentaciones vegetales, incluido el chucrut , los encurtidos, las aceitunas en salmuera , el kimchi coreano , el ogi nigeriano , la masa madre y otros materiales vegetales fermentados, y también en algunos quesos , salchichas fermentadas y pescado seco . Los altos niveles de este organismo en los alimentos también lo convierten en un candidato ideal para el desarrollo de probióticos . En un estudio de 2008 realizado por Juana Frias et al., se aplicó L. plantarum para reducir la alergenicidad de la harina de soja . El resultado mostró que, en comparación con otros microbios, la harina de soja fermentada con L. plantarum mostró la mayor reducción en la inmunorreactividad de IgE (96-99%), dependiendo de la sensibilidad del plasma utilizado. L. plantarum también se encuentra en dadiah , una leche de búfala fermentada tradicional del pueblo Minangkabau , originario de Sumatra , Indonesia . [19]

La cepa K21 de Lactobacillus plantarum es una bacteria grampositiva aislada de vegetales fermentados . Tiene la capacidad de hidrolizar las sales biliares cuando se proporciona como suplemento. En ratones gordos, K21 también reduce los niveles de colesterol y triglicéridos , e inhibe la acumulación de lípidos en los preadipocitos 3T3-L1 . Además, reduce el nivel de leptina plasmática , mitiga el daño hepático y alivia la intolerancia a la glucosa . Finalmente, K21 inhibe el aumento de peso corporal y la acumulación de masa grasa. [20]

Terapéutica

Debido a que es abundante, de origen humano y fácil de cultivar, se han realizado pruebas para determinar sus efectos sobre la salud. Se ha identificado como un probiótico, lo que sugiere su valor para futuras investigaciones y aplicaciones. [21] L. plantarum tiene importantes actividades antioxidantes y también ayuda a mantener la permeabilidad intestinal . [22] Es capaz de suprimir el crecimiento de bacterias productoras de gases en los intestinos y puede beneficiar a algunos pacientes que padecen SII . [23] Ayuda a crear un equilibrio microbiano y estabilizar los patrones de enzimas digestivas. [17] Se ha descubierto en experimentos que Lactiplantibacillus plantarum aumenta el factor neurotrófico derivado del cerebro del hipocampo , lo que significa que L. plantarum puede tener un papel beneficioso en el tratamiento de la depresión. [24] La capacidad de L. plantarum para sobrevivir en el tracto gastrointestinal humano lo convierte en un posible vehículo de administración in vivo de compuestos o proteínas terapéuticos.

Lactiplantibacillus plantarum es un constituyente de VSL#3 . Esta formulación patentada y estandarizada de bacterias vivas se puede usar en combinación con terapias convencionales para tratar la colitis ulcerosa y requiere receta médica. [25]

Propiedad antimicrobiana

La capacidad de L. plantarum para producir sustancias antimicrobianas les ayuda a sobrevivir en el tracto gastrointestinal de los humanos. Las sustancias antimicrobianas producidas han mostrado efectos significativos sobre las bacterias Gram positivas y Gram negativas . [ cita necesaria ]

Actividad contra las enfermedades definitorias del SIDA

Como resultado de la infección inicial por VIH , se ha descubierto que el intestino es un centro principal de actividad inmune. [26] Las células de Paneth del intestino del sistema inmunológico atacan al VIH produciendo interleucina 1 beta (IL-1β), lo que produce un daño colateral extenso: desprendimiento del revestimiento intestinal apretado, que se manifiesta como diarrea severa . Esta destrucción del revestimiento intestinal permite que los hongos patógenos invadan, por ejemplo, especies de Cryptococcus , lo que resulta en una enfermedad que define el SIDA, como la criptococosis , que representa del 60% al 70% de todos los casos que definen el SIDA, [27] pero no necesariamente solo el intestino. . En los macacos rhesus , L. plantarum es capaz de reducir (destruir) la IL-1β, resolviendo la inflamación y acelerando la reparación intestinal en cuestión de horas. [26]

Bioquímica

Recientemente se ha secuenciado el genoma completo y se han desarrollado bibliotecas de promotores para la expresión genética tanto condicional como constitutiva, lo que aumenta la utilidad de L. plantarum . También se emplea comúnmente como organismo indicativo en experimentos de bioensayos de niacina , en particular, el Método Oficial Internacional AOAC 944.13, ya que es un auxótrofo de niacina . [28] [29]

Ver también

Referencias

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