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Articulo de referencia

Bifidobacterium dentium

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Bifidobacterium dentium es una bacteria Grampositiva , no formadora de esporas e inmóvil del género Bifidobacterium . B. dentium se identifica habitualmente en la cavidad oral humana, donde se asocia con el desarrollo de placa y caries dental . Puede pasar transitoriamente al intestino , lo que permite su detección en muestras fecales. [ 2 ] Existen al menos 38 cepas diferentes aisladas de mamíferos. [ 2 ] Los análisis genómicos han demostrado que las cepas de B. dentium están altamente conservadas, con más del 98,2 % de similitud en la secuencia de ADN entre aislamientos de diferentes mamíferos. Muchas cepas poseen sistemas CRISPR-Cas y de restricción-modificación, lo que les proporciona defensa contra infecciones virales y material genético extraño. [ 2 ]

Las cepas de B. dentium se pueden diferenciar de otras bifidobacterias según sus patrones de fermentación de azúcares. [ 3 ] Se aísla comúnmente de muestras fecales de bebés sanos y se encuentra tanto en el microbioma intestinal de adultos como de niños. [ 4 ]

Las especies de Bifidobacterium, incluyendo B. dentum, se encuentran entre los miembros dominantes de la microbiota intestinal humana y son ampliamente consideradas bacterias beneficiosas. [ 2 ] Además de contribuir a las funciones metabólicas e inmunitarias, ciertas cepas de Bifidobacterium se han asociado con la reducción de los síntomas abdominales y la mejora de la tolerancia a las molestias en trastornos gastrointestinales funcionales como el síndrome del intestino irritable. [ 2 ] [ 5 ]

Microbiología

Un estudio realizado por Engevik, MA, et al (2021) concluyó que B. dentium codifica una variedad de enzimas que se utilizan en la fermentación de azúcares pentosas . También sugiere que puede metabolizar diversos sustratos de crecimiento, incluyendo azúcares y aminoácidos. El estudio demostró que, en ausencia de glucosa, B. dentium puede utilizar 14 azúcares diferentes para subsistir y favorecer su crecimiento, y puede utilizar 4 aminoácidos diferentes como fuentes de carbono para el mismo fin. La flexibilidad de la bacteria en los sustratos de crecimiento que puede metabolizar es probablemente lo que permite la colonización exitosa del tracto gastrointestinal. [ 4 ]

Hábitat

cavidad bucal

Los científicos han demostrado que B. dentium puede causar caries en humanos y, por lo tanto, se considera un cariogénico oportunista . B. dentium está altamente adaptado a su nicho en la cavidad oral humana. Su alta tolerancia al ambiente ácido de la boca humana (pH 4.5) significa que B. dentium puede mantener su crecimiento en las cavidades orales, dañar los dientes y degradar azúcares. [ 6 ] La exposición al contenido completo de los alimentos ingeridos significa que la microbiota oral posee una amplia capacidad catabólica para los carbohidratos . B. dentium tiene un gran glicobioma, una gran cantidad de genes que permiten la degradación de azúcares. Además, el genoma de B. dentium contiene muchos genes para enzimas que ayudan a degradar las glicoproteínas salivales . [ 6 ]

El genoma de la cepa Bd1 de B. dentum consta de un cromosoma circular de 2,64 millones de pares de bases y es uno de los más grandes entre las bifidobacterias, con 2143 genes. [ 6 ] Su genoma muestra pocos indicios de transferencia horizontal de genes reciente, lo que sugiere una adaptación mediante evolución vertical. El genoma codifica numerosos genes que permiten la supervivencia en ambientes ácidos (hasta pH 4), así como genes para estructuras adhesivas, exoenzimas y proteasas que contribuyen a su potencial cariogénico. [ 7 ]

Tracto gastrointestinal

B. dentium también forma parte de la flora intestinal , aunque probablemente no sea un componente dominante de las bifidobacterias asociadas a la mucosa . [ 5 ] Se adhiere a la capa de moco intestinal, lo que le permite colonizarla, [ 4 ] donde se ha descubierto que produce acetato y otros metabolitos. [ 8 ]

Uso en la identificación de la fuente de contaminación del agua

La degradación de los ambientes acuáticos y el riesgo potencial para los humanos causado por la contaminación fecal hacen que sea importante determinar la fuente de dicha contaminación. La detección de ciertas especies de Bifidobacterium en una muestra permite diferenciar entre la contaminación fecal humana y animal. Se pueden utilizar dos sondas de ADNr diferentes para identificar la fuente de la contaminación. Una sonda reconoce el material genético de una cepa de B. dentium exclusiva de humanos , mientras que la otra detecta otras especies de Bifidobacterium en animales de sangre caliente. [ 9 ]

Función en el microbioma

Producción de mucina

En el tracto gastrointestinal, las mucinas secretadas por las células caliciformes forman un gel protector sobre el epitelio . Los niveles bajos de mucinas se asocian con inflamación. B. dentium se adhiere al moco intestinal y secreta metabolitos que regulan positivamente la mucina principal MUC2 y modulan la función de las células caliciformes, lo que conduce a un aumento en la producción de mucina. B. dentium de origen humano no degrada los glicanos de la mucina , ya que carece de las enzimas necesarias . [ 8 ]

producción de GABA

Investigadores del Baylor College of Medicine y del Texas Children's Hospital han identificado a B. dentium como productor de un neurotransmisor que podría desempeñar un papel en la prevención o el tratamiento de enfermedades inflamatorias intestinales como la enfermedad de Crohn . [ 10 ] Esta molécula, el ácido gamma-aminobutírico (GABA) , es un importante neurotransmisor inhibidor en los sistemas nerviosos central y entérico. El GABA producido por B. dentium podría tener un papel en la disminución de la inflamación asociada con las enfermedades inflamatorias intestinales. [ 10 ] El GABA tiene funciones en muchos otros procesos biológicos.

Investigaciones recientes han demostrado que el GABA producido por B. dentium puede reducir la hipersensibilidad visceral, un factor clave en afecciones como el síndrome del intestino irritable (SII). [ 11 ] B. dentium sintetiza GABA mediante la descarboxilación enzimática del glutamato por la enzima GadB (específicamente necesaria para la producción de GABA), lo que también contribuye a la resistencia al ácido en la cavidad oral. [ 11 ] Estudios han demostrado que el GABA de B. dentium puede reducir la sensibilidad nerviosa en el colon, lo que sugiere posibles aplicaciones probióticas para el tratamiento del dolor abdominal y los trastornos gastrointestinales funcionales. [ 11 ]

Sistema serotoninérgico

El neurotransmisor serotonina (5-hidroxitriptamina) regula la función gastrointestinal. Las células enterocromafines que rodean el intestino liberan serotonina en respuesta a los alimentos en la luz intestinal, lo que provoca la contracción del intestino alrededor de los alimentos. [ 12 ] Algunos miembros de la microbiota intestinal humana, como B. dentium , pueden regular la producción de serotonina. La producción de acetato por parte de B. dentium estimula la producción de serotonina por las células enterocromafines. [ 13 ]

B. dentium es capaz de modular el sistema serotoninérgico tanto en el cerebro como en el intestino. En ratones, la colonización intestinal con B. dentium produce un aumento en la expresión del receptor de serotonina Hrt2a en el hipocampo . Este cambio resulta en una normalización parcial del fenotipo anormal de ansiedad reducida que se observa en ratones libres de gérmenes que carecen de microbiota intestinal. [ 13 ]

Referencias

  1. ↑ Parte, AC "Bifidobacterium" . LPSN .
  2. 1 2 3 4 5 Lugli, Gabriele Andrea; Tarracchini, Chiara; Alessandri, Giulia; Milani, cristiano; Mancabelli, Leonardo; Turroni, Francesca; Neuzil-Bunesova, Vera; Ruiz, Lorena; Margolles, Abelardo; Ventura, Marco (2020). "Decodificación de la variabilidad genómica entre miembros de la especie Bifidobacterium dentium" . Microorganismos . 8 (11): 1720. doi : 10.3390/microorganismos8111720 . PMC 7693768 . PMID 33152994 .  
  3. ↑ Scardovi, V.; Crociani, F. (1974). "Bifidobacterium catenulatum, Bifidobacterium dentium y Bifidobacterium angulatum: Tres nuevas especies y sus relaciones de homología del ácido desoxirribonucleico" . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 24 (1): 6– 20. doi : 10.1099/00207713-24-1-6 . ISSN 1466-5034 . 
  4. ^ Engevik , Melinda A.; Danhof, Heather A.; Salón, Ana; Engevik, Kristen A.; Horvath, Thomas D.; Haidacher, Sigmund J.; Hoch, Kathleen M.; Endres, Bradley T.; Bajaj, Meghna; Garey, Kevin W.; Britton, Robert A.; Spinler, Jennifer K.; Haag, Anthony M.; Versalovic, James (24 de mayo de 2021). "El perfil metabólico de Bifidobacterium dentium refleja su condición de comensal del intestino humano" . Microbiología BMC . 21 (1): 154. doi : 10.1186/s12866-021-02166-6 . ISSN 1471-2180 . PMC 8145834 . PMID 34030655 .   
  5. 1 2Turroni , Francesca; Foroni, Elena; Pizzetti, Paola; Giubellini, Vanessa; Ribbera, Ángela; Merusi, Paolo; Cagnasso, Patrizio; Bizzarri, Bárbara; de'Angelis, Gian Luigi; Shanahan, Fergus; van Sinderen, Douwe; Ventura, Marco (15 de marzo de 2009). "Explorando la diversidad de la población bifidobacteriana en el tracto intestinal humano" . Microbiología Aplicada y Ambiental . 75 (6): 1534–1545 . Bibcode : 2009ApEnM..75.1534T . doi : 10.1128/AEM.02216-08 . PMC 2655441 . PMID 19168652 .  
  6. 1 2 3 "Lasecuencia del genoma de Bifidobacterium dentium Bd1 refleja su adaptación genética a la cavidad oral humana". PLOS Genetics : np, nd Web. 2 de junio de 2014.
  7. ↑ Ventura, Marco; Turroni, Francesca; Zomer, Aldert; Foroni, Elena; Giubellini, Vanessa; Bottacini, Francesca; Canchaya, Carlos; Claesson, Marco J.; Él, Fei; Mantzourani, María; Mulas, Laura; Ferrarini, Alberto; Gao, Beile; Delledonne, Massimo; Henrissat, Bernard (24 de diciembre de 2009). Casadesús, Josep (ed.). "La secuencia del genoma de Bifidobacterium dentium Bd1 refleja su adaptación genética a la cavidad bucal humana" . PLOS Genética . 5 (12) e1000785. doi : 10.1371/journal.pgen.1000785 . ISSN 1553-7404 . PMC 2788695 . PMID 20041198 .   
  8. 1 2 Engevik, Melinda A.; Luk, Berkley (junio de 2019). " Bifidobacterium dentium fortalece la capa de moco intestinal a través de vías de autofagia y señalización de calcio" . mBio . 10 (3). doi : 10.1128/mBio.01087-19 . PMC 6581858. PMID 31213556 .  
  9. ↑ Nebra, Yolanda; Bonjoch, Xavier; Blanch, Anicet R. (mayo de 2003). "Uso de Bifidobacterium dentium como indicador del origen de la contaminación fecal del agua" . Microbiología Aplicada y Ambiental . 69 (5): 2651– 2656. Bibcode : 2003ApEnM..69.2651N . doi : 10.1128/AEM.69.5.2651-2656.2003 . PMC 154539. PMID 12732533 .  
  10. 1 2 Medical News Today, "Posible vínculo entre bacterias intestinales e inflamación" . 19 de junio de 2012. Consultado el 22 de junio de 2012.
  11. 1 2 3 Pokusaeva, K.; Johnson, C.; Luk, B.; Uribe, G.; Fu, Y.; Oezguen, N.; Matsunami, RK; Lugo, M.; Mayor, A.; Mori-Akiyama, Y.; Hollister, EB; Dann, SM; Shi, XZ; Engler, DA; Savidge, T. (2017). "Bifidobacterium dentium productor de GABA modula la sensibilidad visceral en el intestino" . Neurogastroenterología y Motilidad . 29 (1) e12904. doi : 10.1111/nmo.12904 . ISSN 1365-2982 . PMC 5195897 . PMID 27458085 .   
  12. ↑ Beattie, DT; Smith, JAM (1 de mayo de 2008). "Farmacología de la serotonina en el tracto gastrointestinal: una revisión". Archivos de farmacología de Naunyn-Schmiedeberg . 377 (3): 181– 203. doi : 10.1007/s00210-008-0276-9 . ISSN 1432-1912 . PMID 18398601 .  
  13. ^ Engevik , Melinda A.; Suerte, Berkeley; Visuthranukul, Chonnikant; Ihekweazu, Fe D.; Engevik, Amy C.; Shi, Zhongcheng; Danhof, Heather A.; Chang-Graham, Alexandra L.; Salón, Ana; Endres, Bradley T.; Haidacher, Sigmund J.; Horvath, Thomas D.; Haag, Anthony M.; Devaraj, Sridevi; Garey, Kevin W. (1 de enero de 2021). "Bifidobacterium dentium de origen humano modula el sistema serotoninérgico de los mamíferos y el eje intestino-cerebro" . Gastroenterología y Hepatología Celular y Molecular . 11 (1): 221– 248. doi : 10.1016/j.jcmgh.2020.08.002 . ISSN 2352-345X . PMC 7683275 . PMID 32795610 .   
  • Cepa tipo de Bifidobacterium dentium en Bac Dive - la base de datos de metadatos de diversidad bacteriana