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Lacticaseibacillus paracasei

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Lacticaseibacillus paracasei (comúnmente abreviado como Lc. paracasei ) es unaespecie grampositiva y heterofermentativa de bacterias lácticas que se utilizan comúnmente en la fermentación de productos lácteos y como cultivos probióticos . Lc. paracasei es una bacteria que opera por comensalismo . Se encuentra comúnmente en muchos hábitats humanos, como el tracto intestinal y la boca, así como en aguas residuales, ensilados y los productos lácteos mencionados anteriormente. [ 1 ] El nombre incluye la morfología , una bacteria con forma de bastón ( forma de bacilo ) con un ancho de 2,0 a 4,0 μm y una longitud de 0,8 a 1,0 μm.

Se han aislado cepas de L. paracasei de diversos entornos, incluidos productos lácteos, plantas o fermentaciones vegetales, y del tracto gastrointestinal humano y animal. [ 2 ] [ 3 ] Un período prolongado de refrigeración antes del tránsito gastrointestinal (TGI) in vitro no afectó o influyó muy débilmente en la resistencia celular. [ 4 ]

Lacticaseibacillus paracasei está estrechamente relacionado genotípica y fenotípicamente con otros miembros del grupo Lacticaseibacillus casei , que también incluye Lacticaseibacillus casei , Lacticaseibacillus zeae [ 5 ] y Lacticaseibacillus rhamnosus [ 6 ] . Sin embargo, estas especies se diferencian fácilmente entre sí mediante tipificación de secuencias multilocus, filogenia del genoma central o identidad nucleotídica promedio [ 5 , 3 , 7 ] . Sus propiedades fermentativas permiten su uso como procesadores de alimentos biológicos y suplementos para dietas y trastornos médicos, especialmente en el tracto gastrointestinal [ 8 ] .

Aunque los probióticos se consideran seguros, pueden causar interacciones entre bacterias y huéspedes y consecuencias adversas para la salud. En ciertos casos, existe riesgo de bacteriemia al usar probióticos. [ 9 ] [ 10 ] Actualmente, no se han establecido la cepa probiótica, la frecuencia, la dosis ni la duración de las terapias con probióticos. [ 9 ]

Fisiología

Lacticaseibacillus paracasei es un microorganismo grampositivo , heterofermentativo facultativo y no formador de esporas. Las células de Lc. paracasei suelen tener forma de bastón, con un tamaño que oscila entre 2,0 μm y 4,0 μm de ancho y entre 0,8 y 1,0 μm de largo. El organismo es inmóvil. Las células de Lc. paracasei a menudo tienen extremos cuadrados y pueden existir de forma individual o en cadenas. [ 6 ]

Lacticaseibacillus paracasei crece de forma óptima en un rango de temperatura entre 10 y 37  °C. [ 11 ] No se produce crecimiento por encima de 40  °C. El organismo puede sobrevivir durante aproximadamente 40 segundos a una temperatura máxima de 72  °C. [ 6 ] La supervivencia de Lc. paracasei fue notablemente mayor cuando se almacenó en refrigeración (4  °C). Por el contrario, la menor supervivencia se observó durante el almacenamiento sin refrigeración (22  °C) [ 12 ] La congelación a -20 °C y -70 °C tuvo un efecto adverso mucho menor sobre la viabilidad que el almacenamiento a 7 °C [ 13 ]

Lacticaseibacillus paracasei existe temporalmente como habitante común del tracto gastrointestinal humano como parte de la microbiota normal. [ 14 ] Las verduras, la leche y la carne fermentadas naturalmente también pueden contener cepas de L. paracasei . [ 15 ]

Filogenia

Lacticaseibacillus paracasei pertenece al reino Bacteria . Lc. paracasei es parte del filo Bacillota , la clase Bacilli , [ 6 ] el orden Lactobacillales y la familia Lactobacillaceae respectivamente. [ 6 ] [ 7 ] El argumento sobre la nomenclatura de L. paracasei versus L. casei fue intensamente debatido ya que muchas cepas de L. casei o L. paracasei para las cuales hay datos de secuencia disponibles en las bases de datos están mal etiquetadas. [ 2 ] En 1989, se propuso que L. paracasei fuera designada una subespecie ( paracasei ) para dar cuenta de la especie con la que comparte homología de ADN . [ 6 ] Se ha demostrado que sus nombres se han usado indistintamente en la literatura científica. [ 2 ] La homología de secuencia de ARN 16S ha confirmado la relación entre estas especies [ 6 ] pero la filogenia del genoma central confirmó que las especies estrechamente relacionadas Lc. casei , Lc. paracasei , Lc. rhamnosus y Lc. zeae son especies distintas. [ 7 ] [ 5 ]

Históricamente, la diferencia entre Lacticaseibacillus paracasei y otros lactobacilos se ha basado en características bioquímicas . Existe una identidad de secuencia aproximada del 90 % entre casei , paracasei y rhamnosus . [ 2 ] Sin embargo, existen algunos criterios diferenciales que se utilizan comúnmente para diferenciarlos. Estos criterios diferenciales incluyen los requerimientos nutricionales y el entorno de crecimiento. [ 2 ] Se ha descubierto que L. paracasei muestra diferencias específicas con otros lactobacilos, ya que es algo resistente al calor, crece bien en quesos en maduración y tiene una alta actividad proteolítica . [ 16 ]

Genómica

El genoma de Lacticaseibacillus paracasei contiene ADN circular y varía ligeramente entre las diferentes cepas aisladas. En promedio, los genomas tienen entre 2,9 y 3,0 millones de pares de bases (comúnmente abreviado Mb). Tiene un contenido de GC entre 46,2 y 46,6 % y se predice que codifica entre 2800 y 3100 proteínas. [ 3 ] La diferencia en los genomas de estas cepas radica en las variantes de las envolturas celulares , las proteínas secretoras y los polisacáridos . Muchas de las proteínas codificadas comúnmente son hidrolasas de la pared celular asociadas a la superficie celular que protegen a la célula contra la apoptosis . Se ha demostrado que estas enzimas proporcionan protección celular a las células epiteliales humanas . [ 2 ]

La diversidad genética de los diferentes genomas de L. paracasei se evaluó mediante tipificación de secuencias multilocus (MLST) y polimorfismo de longitud de fragmentos amplificados (AFLP). MLST es una técnica utilizada para clasificar microorganismos mediante fragmentos de ADN de genes esenciales del organismo. [ 17 ] AFLP es una herramienta de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) utilizada en el perfilado de ADN para amplificar un fragmento de ADN deseado mediante enzimas de restricción y ligandos . [ 18 ]

Aplicaciones clínicas y de investigación

Lacticaseibacillus paracasei ha sido identificada como una bacteria que posee propiedades probióticas. [ 1 ]

Enfermedad respiratoria alérgica

Una revisión sistemática proporcionó evidencia significativa de los efectos clínicos e inmunológicos beneficiosos de las cepas Lc. paracasei LP-33 en el tratamiento de la rinitis alérgica. [ 19 ]

La ingesta de leche fermentada fortificada con LP-33 ( Lactobacillus paracasei 33) durante 30 días puede mejorar de manera efectiva y segura la calidad de vida de los pacientes con rinitis alérgica, y puede servir como tratamiento alternativo para la rinitis alérgica. [ 20 ]

Lacticaseibacillus paracasei BRAP01 son las cepas dominantes que inducen la producción de IFN-γ/IL-10 en individuos taiwaneses. [ 21 ]

Lacticaseibacillus paracasei HB89 atenúa las alergias del tracto respiratorio estimuladas por PM 2.5 . [ 22 ]

Para la rinitis alérgica (RA), la administración oral de Lactobacillus paracasei (almacenado a 4 °C antes de su consumo) con más de 10 mil millones de bacterias (1 x 10¹⁰ UFC) al día durante 8 semanas puede mejorar el picor nasal (características clínicas clave de la RA) y reducir la secreción del mediador proinflamatorio IL-5. [ 23 ]

Dermatitis atópica, Urticaria

La administración oral de L. paracasei KBL382 redujo significativamente las lesiones cutáneas asociadas a la dermatitis atópica (DA), el engrosamiento epidérmico, los niveles séricos de inmunoglobulina E y la infiltración de células inmunitarias. [ 24 ]

Influenza

La administración oral de Lactobacillus paracasei MoLac-1 inactivado por calor aumentó la proporción de células NK en el bazo y mejoró los síntomas de la infección por el virus de la influenza (IFV) en ratones. [ 25 ]

Resfriado común

L. paracasei MCC1849 tiene el potencial de mejorar la resistencia a las infecciones del resfriado común en sujetos susceptibles y mantener un estado de ánimo deseable, incluso en condiciones de estrés mental. [ 26 ]

Enfermedad por coronavirus (COVID-19)

La cepa Lacticaseibacillus paracasei DG indujo significativamente la expresión de genes involucrados en la inmunidad antiviral protectora y previno la expresión de genes proinflamatorios desencadenados por la infección por SARS-CoV-2. [ 27 ]

enfermedad inflamatoria intestinal

Una formulación de bacterias vivas que incluye Lc. paracasei puede usarse en combinación con terapias convencionales para tratar la colitis ulcerosa . [ 28 ] El ácido lipoteicoico de la pared celular de Lacticaseibacillus paracasei D3-5 inactivado por calor mejora la permeabilidad intestinal relacionada con el envejecimiento, la inflamación y mejora las funciones físicas y cognitivas en ratones. [ 29 ]

Diarrea

Se ha demostrado que Lactobacillus paracasei inhibe la actividad bacteriana de Escherichia coli , una cepa común de bacteria causante de diarrea, por lo que Lactobacillus paracasei se utiliza en el tratamiento de la diarrea . [ 30 ]

Infección por Helicobacter pylori

Lacticaseibacillus paracasei mostró actividad bacteriostática y bactericida contra H. pylori . [ 31 ]

Síndrome del intestino irritable

El Lactobacillus paracasei puede reducir la gravedad de los síntomas gastrointestinales y mejorar el bienestar psicológico de las personas con ciertos subtipos de SII. [ 32 ]

Cáncer

L. paracasei IMPC2.1 puede ser un profiláctico quimioterapéutico en células gastrointestinales . [ 33 ] Las células gastrointestinales son susceptibles a la apoptosis y al crecimiento celular tanto de cepas IMPC2.1 inactivadas por calor como viables. [ 1 ]

Lc. paracasei 8700:2 se ha aislado de la mucosa gastrointestinal humana sana y de las heces humanas. [ 16 ] También se ha descubierto que la cepa 8700:2 inhibe a Salmonella enterica y Helicobacter pylori , dos patógenos que se encuentran comúnmente en el tracto gastrointestinal. La cepa 8700:2 degrada la oligofructosa y la inulina , a la vez que crece rápidamente en ambas y produce ácido láctico como producto final. [ 34 ]

Problemas de salud

La manipulación de la microbiota intestinal es compleja y puede provocar interacciones entre bacterias y el huésped. Si bien los probióticos se consideran seguros, su administración oral conlleva el riesgo de que bacterias viables pasen del tracto gastrointestinal a los órganos internos (translocación bacteriana) y se produzca bacteriemia, lo que puede tener consecuencias adversas para la salud. [ 9 ] Algunas personas, como aquellas con inmunodeficiencia, síndrome de intestino corto, catéteres venosos centrales, valvulopatía cardíaca y bebés prematuros, pueden tener un mayor riesgo de sufrir eventos adversos. [ 10 ]

Actualmente, no se han establecido la cepa probiótica, la frecuencia, la dosis ni la duración de la terapia probiótica. [ 9 ] Es posible que las bacterias vivas no sean esenciales, ya que los efectos beneficiosos de los probióticos parecen estar mediados por su ADN y por factores solubles secretados; sus efectos terapéuticos pueden obtenerse mediante administración sistémica en lugar de oral. [ 9 ] [ 35 ]

Historia

Las LAB ( bacterias del ácido láctico ) fueron clasificadas y agrupadas a principios del siglo XX tras captar la atención de los científicos al observar sus interacciones en diferentes alimentos, especialmente en productos lácteos. En 1991, Martinus Beijerinck , un microbiólogo neerlandés, separó Lactobacillus como bacteria grampositiva del grupo de LAB previamente conocido. [ 36 ] L. paracasei ha sido clasificado recientemente como parte del grupo de probióticos Lacticaseibacillus casei . [ 1 ] El nombre Lc. paracasei fue propuesto para su rechazo en 1996 por Dicks, Duplessis, Dellaglio y Lauer [ 6 ] , pero trabajos posteriores confirmaron la validez de la especie. [ 3 ] [ 7 ]

Referencias

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  • Cepa tipo de Lactobacillus paracasei en Bac Dive - la base de datos de metadatos de diversidad bacteriana
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