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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 is a gram-positive, facultatively heterofermentative, non-spore forming microorganism. The cells of Lc. paracasei are typically rod shaped, with a size range of 2.0μm to 4.0μm in width, and 0.8 to 1.0μm in length. The organism is nonmotile. Lc. paracasei cells often have square ends, and may exist either in single form or in chains.[6]

Lacticaseibacillus paracasei grows optimally in a temperature range between 10 and 37 °C.[11] No growth takes place above 40 °C. The organism is able to survive for approximately 40 seconds in a maximum temperature of 72 °C.[6] The survivability of Lc. paracasei was remarkably higher when stored under refrigeration (4 °C). In contrast, the lowest survival was observed during non-refrigerated storage(22 °C)[12] Freezing at -20 degrees C and -70 degrees C had much less adverse effect on viability than did storage at 7 degrees C[13]

Lacticaseibacillus paracasei temporarily exists as a common inhabitant of the human gastrointestinal tract as part of the normal microbiota.[14] Naturally fermented vegetables, milk, and meat may also contain strains of L. paracasei.[15]

Phylogeny

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