Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus acidophilus es un organismo grampositivo inmóvil con forma de bastón (bacilo) que varía en tamaño de 2 a 10 μm. L. acidophilus tiene una membrana de bicapa fosfolipídica con una gran pared celular compuesta de peptidoglicano en el exterior de la membrana. La pared celular de L. acidophilus está entretejida con ácidos teicoicos y proteínas de superficie, con polisacáridos aniónicos y neutros, así como una capa S que recubre el exterior de la célula. ^{[ 5 ]} Se ha demostrado que las proteínas de la capa S de L. acidophilus se adhieren a células epiteliales, así como al moco y otras proteínas extracelulares. ^{[ 6 ]} La capa S está formada por dos dominios estructurales. El dominio C-terminal es responsable del anclaje a la pared celular, mientras que el dominio N-terminal es responsable de la interacción con el entorno celular, así como del autoensamblaje de la capa S. ^{[ 6 ]} En la especie L. acidophilus , la región N-terminal muestra una alta variabilidad de aminoácidos junto con una baja homología de secuencia (31-72%). Sin embargo, el extremo C-terminal muestra una baja variabilidad de aminoácidos y una alta homología de secuencia de aminoácidos (77-99%). ^{[ 6 ]} L. acidophilus no posee ningún medio de movimiento extracelular como un flagelo o pili, y por lo tanto es un microbio inmóvil.

L. acidophilus es un microorganismo anaeróbico homofermentativo, lo que significa que solo produce ácido láctico como producto final de la fermentación; y que solo puede fermentar hexosas (no pentosas) a través de la vía EMP (glucólisis). ^{[ 5 ]} L. acidophilus tiene un tiempo de crecimiento más lento en la leche que cuando está en un huésped debido a la disponibilidad limitada de nutrientes. Debido a su uso como probiótico en la leche, un estudio realizado por el American Journal of Dairy Science examinó los requerimientos nutricionales de L. acidophilus en un esfuerzo por aumentar su baja tasa de crecimiento. El estudio encontró que la glucosa y los aminoácidos cisteína , ácido glutámico , isoleucina , leucina , lisina , metionina , fenilalanina , treonina , tirosina , valina y arginina son nutrientes esenciales para el crecimiento de L. acidophilus , mientras que la glicina , el pantotenato de calcio y el Mn ²⁺ actúan como nutrientes estimulantes. ^{[ 7 ]} El estudio ayuda a explicar la baja tasa de crecimiento de L. acidophilus en la leche, ya que algunos de los aminoácidos necesarios para el crecimiento de L. acidophilus están ausentes en la leche. Agregar aminoácidos con altas tasas de consumo a la leche fermentada es una posible solución al problema. ^{[ 7 ]}

La especialización de los genomas procariotas se distingue al reconocer cómo el procariota replica su ADN durante la replicación . En L. acidophilus, la replicación comienza en un origen llamado oriC y se mueve bidireccionalmente en forma de horquillas de replicación . ^{[ 5 ]} El ADN se sintetiza de forma continua en la cadena conductora y en fragmentos de Okazaki discontinuos en la cadena rezagada con la ayuda de la enzima ADN polimerasa III . ^{[ 8 ]} Se necesita un cebador de ARN para iniciar la síntesis de ADN en las cadenas conductora y rezagada. La ADN polimerasa III sigue al cebador de ARN con la síntesis de ADN en la dirección 5' a 3'. ^{[ 8 ]} L. acidophilus consta de un genoma pequeño con un bajo contenido de guanina-citosina , aproximadamente 30%. ^{[ 5 ]} Un estudio que comparó 46 genomas de diferentes cepas de L. acidophilus encontró que el tamaño del genoma variaba de 1,95 Mb a 2,09 Mb, con un tamaño promedio de 1,98 Mb. ^{[ 1 ]} El número promedio de secuencias codificantes en el genoma fue de 1780, y las cepas aisladas de alimentos fermentados y probióticos comerciales tenían más secuencias codificantes en promedio que las aisladas de humanos. ^{[ 1 ]} L. acidophilus tiene un pan-genoma de estado abierto (todos los genes dentro de una especie), lo que significa que el tamaño del pan-genoma aumentó a medida que aumentó el número de genomas secuenciados. El genoma central (los genes compartidos por todos los individuos de una especie) consta de alrededor de 1117 genes en el caso de L. acidophilus. ^{[ 1 ]} El análisis genético también reveló que todas las cepas de L. acidophilus contenían al menos 15 familias de glicosil hidrolasas, que son las enzimas clave en el metabolismo de los carbohidratos. Cada una de las 15 familias de GH estaba involucrada en el metabolismo de carbohidratos comunes, como glucosa, galactosa, fructosa, sacarosa, almidón y maltosa. Los genes que codifican la resistencia a los antibióticos mediante el eflujo de antibióticos, la alteración del objetivo de los antibióticos y la protección del objetivo de los antibióticos estaban presentes en todas las cepas de L. acidophilus , proporcionando protección contra 18 clases diferentes de antibióticos en todas las cepas. Las fluoroquinolonas, los glucopéptidos, las lincosamidas, los macrólidos y las tetraciclinas fueron las cinco clases de antibióticos a las que L. acidophilusmostraron el nivel más alto de tolerancia, con más de 300 genes relevantes para estas clases. ^{[ 1 ]}

La detección de quórum entre células es el proceso mediante el cual la señalización celular puede conducir a actividades coordinadas que, en última instancia, pueden ayudar a las bacterias a controlar la expresión génica en una secuencia consecutiva. Esto se logra mediante la detección de pequeños autoinductores que se secretan en respuesta al aumento de la densidad de la población celular. ^{[ 13 ]} En Lactobacillus acidophilus, que se encuentra en el tracto gastrointestinal, la detección de quórum es importante para la interacción bacteriana al considerar la formación de biopelículas y la secreción de toxinas. ^{[ 14 ]}  En L. acidophilus , junto con muchas otras bacterias, la detección de quórum mediada por luxS está involucrada en la regulación del comportamiento. En monocultivo, la producción de luxS aumentó durante la fase de crecimiento exponencial y comenzó a estabilizarse a medida que progresaba a la fase estacionaria. La regulación positiva de luxS puede ocurrir cuando L. acidophilus se coloca en cocultivo con otra especie de Lactobacillus . ^{[ 13 ]}

Lactobacillus acidophilus es relativamente raro en el microbioma vaginal ; ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} es más común en el intestino. ^{[ 16 ]} Otras especies del género son más comunes, incluyendo Lactobacillus crispatus , Lactobacillus gasseri , Lactobacillus jensenii y Lactobacillus iners . ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} En experimentos, L. acidophilus pareció disminuir Candida albicans' capacidad de adherirse a las células epiteliales vaginales; sin embargo, L. acidophilusSu uso para prevenir infecciones por hongos no está claro porque también se ha descubierto que esta especie de Lactobacillus no tiene una gran capacidad para adherirse a las células vaginales (y, por lo tanto, colonizarlas). ^{[ 22 ]}

Como se afirma en una revista de la Asociación Estadounidense de Ciencia Láctea, " Lactobacillus acidophilus es una cepa comercial y probiótico ampliamente utilizado en la industria láctea para obtener productos de fermentación de alta calidad". ^{[ 7 ]} El aumento de los niveles de bacterias beneficiosas y la disminución de los niveles de bacterias patógenas en el intestino debido al consumo de leche fermentada que contiene cepas de L. acidophilus tienen una variedad de efectos probióticos. La reducción de los niveles de colesterol sérico, la estimulación de la respuesta inmunitaria y la mejora de la digestión del ácido láctico son todos efectos probióticos asociados con la presencia intestinal de L. acidophilus . L. acidophilus también fue eficaz para reducir los niveles de Streptococcus mutans en la saliva, así como para disminuir los factores de riesgo asociados con el desarrollo de la enfermedad del hígado graso no alcohólico. ^{[ 7 ]} La cepa de L. acidophilus que ha sido más investigada y es más utilizada como probiótico se conoce como NCFM. ^{[ 1 ]}

La especie de Lactobacillus más común que se utiliza en la producción de yogur es Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus .

Aunque los probióticos son generalmente seguros, cuando se administran por vía oral existe un pequeño riesgo de que bacterias viables pasen del tracto gastrointestinal al torrente sanguíneo ( bacteriemia ), lo que puede provocar consecuencias adversas para la salud. ^{[ 31 ]} Algunas personas, como aquellas con un sistema inmunitario comprometido , síndrome de intestino corto, catéteres venosos centrales, valvulopatía cardíaca y bebés prematuros, pueden tener un mayor riesgo de sufrir efectos adversos.