Bacteria del ácido láctico con tolerancia al ácido aumentada.

Cultivo biológicamente puro de Lactobacilus reuteri DSM 17938.

Bacteria del ácido láctico con tolerancia al ácido aumentada.

Antecedentes de la invención

Campo técnico

En 1908, el biólogo ruso Eli Metchnikoff atribuyó las largas vidas de ciertos ciudadanos búlgaros y rusos al consumo de grandes cantidades de productos de leche fermentada. El organismo clave en estos alimentos se identificó más tarde como Lactobacillus acidophilus, una bacteria productora de ácido láctico. Las bacterias productoras de ácido láctico se denominan así por su capacidad para producir lactato. Sin embargo, la producción de lactato es sólo uno de los muchos beneficios derivados de esta clase de bacterias.

Basándose en el trabajo de Metchnikoff y otros, los científicos desarrollaron la idea de microorganismos probióticos, alimentando directamente levaduras y bacterias productoras de ácido láctico vivas a animales para mejorar su salud y rendimiento. Los beneficios observados pueden resultar de: 1) competición por sitios de unión en el tubo digestivo, 2) competición por nutrientes esenciales, 3) producción de sustancias antimicrobianas, 4) aumento del crecimiento de bacterias beneficiosas y 5) estimulación del sistema inmunitario.

Algunas bacterias patógenas reducen la capacidad de un animal para absorber nutrientes alterando el revestimiento del intestino delgado. Estudios indican que las bacterias productoras de ácido láctico se unen al intestino delgado y producen sustancias para evitar que organismos patógenos se unan a la pared intestinal. Además, la unión de las bacterias beneficiosas puede aumentar el área superficial de absorción del intestino delgado y potenciar la actividad enzimática para una mayor absorción de nutrientes por el animal.

Las bacterias, tanto promotoras de la salud como patógenas, requieren ciertos nutrientes para el crecimiento. Las bacterias productoras de ácido láctico pueden utilizar vitaminas, aminoácidos u otros nutrientes que podrían de otro modo apoyar el crecimiento de bacterias dañinas.

Una parte importante de la investigación se ha centrado en la capacidad de los cultivos microbianos para alimentación directa para producir sustancias que inhiben los organismos patógenos. Los ácidos láctico, acético y fórmico reducen el pH intestinal para crear un ambiente inadecuado para los organismos dañinos. Las bacterias productoras de ácido láctico también secretan peróxido de hidrógeno, dando como resultado condiciones desfavorables para organismos que requieren oxígeno.

Se han identificado dos grupos de sustancias antimicrobianas, sustancias antimicrobianas de bajo peso molecular, por ejemplo, reuterina, producida por L. reuteri; y bacteriocinas. Las bacteriocinas son sustancias producidas por microbios que inhiben el crecimiento de bacterias que a menudo están relacionadas genéticamente. Las bacteriocinas son polipéptidos y sus propiedades inhibidoras se destruyen por las proteasas, mientras que la reuterina, una sustancia antimicrobiana de amplio espectro, no es un polipéptido y su actividad antimicrobiana no se ve afectada por proteasas.

Se han usado cepas de una amplia variedad de especies de Lactobacillus, incluyendo L. reuteri en formulaciones probióticas. Lactobacillus reuteri es uno de los colonizadores que se producen de manera natural del tracto gastrointestinal de animales y se encuentra de manera rutinaria en los intestinos de animales sanos, incluyendo seres humanos. Se sabe que tiene actividad antimicrobiana. Véanse, por ejemplo los documentos de patente estadounidense n.os 5.439.678, 5.458.875, 5.534.253, 5.837.238 y 5.849.289. Cuando se hacen crecer células de L. reuteri en condiciones anaerobias en presencia de glicerol, producen la sustancia antimicrobiana conocida como 1hidroxi-propionaldehído (3-HPA) .

La investigación ha documentado la capacidad de bacterias productoras de ácido láctico para inhibir E. Coli, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus y Clostridium perfringens. La reducción de organismos que provocan diarrea es especialmente importante en neonatos y animales jóvenes.

Las modificaciones genéticas de cepas de Lactobacillus van normalmente dirigidas a la mejora o el aumento de características específicas de la cepa, tales como la producción de compuestos antagonistas de patógenos comunes de los alimentos, la capacidad para metabolizar colesterol o para tolerar ácido o bilis, y capacidades potenciadoras de la respuesta inmunitaria (Kullen, M. J. y T. R. Klaenhammer. 1999. Genetic modification of intestinal lactobacilli and bifidobacteria, págs. 65-83. En G. Tannock (ed.) , Probiotics: A Critical Review, Horizon Scientific Press, Wymondham, R.U.) . En condiciones ideales, estas cepas modificadas beneficiarían al huésped. Sin embargo, en condiciones naturales, el rendimiento de las cepas modificadas de Lactobacillus se ve frecuentemente afectado por plásmidos autóctonos, especialmente en casos en los que las manipulaciones están mediadas por plásmido. La incompatibilidad entre los plásmidos autóctonos y los plásmidos introducidos es uno de los principales factores que contribuyen a la inestabilidad del plásmido dentro de un huésped (Posno, M., R.J. Leer, N. van Luijk, M.J.f. van Giezen, P.T.H.M. B. C. Lokman y P.H. Pouwels. 1991. Incompatibility of Lactobacillus vectors with replicons derived from small cr y ptic Lactobacillus plasmids and segregational instability of the introduced vectors. Appl. Environ. Microbiol. 57, 1822-1828) .

La mayoría de las cepas de Lactobacillus, independientemente de su origen (plantas, comida, ensilado, masa madre de levadura o tracto gastrointestinal) , albergan al menos un plásmido autóctono, y a menudo más (Pouwels, P. H. y

R. J. Leer. 1993. Genetics of lactobacilli: Plasmids and gene expression. Antonie van Leeuwenhoek 64, 85-107) . Estos plásmidos pueden no sólo interferir en la estabilidad del plásmido recombinante, sino que también pueden albergar rasgos no deseados, por ejemplo, resistencia a antibióticos (Posno et al., 1991) y puede resultar ventajoso o incluso necesario eliminar cualquiera de los plásmidos autóctonos de este tipo.

Muchos antibióticos y sustancias antimicrobianas han estado presentes de manera natural en la naturaleza durante millones de años y el ser humano ha usado antibióticos y antimicrobianos para inhibir el crecimiento de bacterias u otros microbios y para tratar infecciones bacterianas o microbianas en seres humanos, otros animales y en cultivo tisular. Sin embargo, el uso de antibióticos o antimicrobianos tiene el efecto no deseado de seleccionar bacterias u otros microbios que son resistentes a aquellos antibióticos o antimicrobianos que se administran o aplican. Como resultado, los regímenes de tratamiento pueden verse afectados adversamente o, en algunos casos, hacerse ineficaces.

Se ha notificado recientemente que L. reuteri ATCC 55730 es resistente frente a lincomicina y también que contiene el gen de resistencia lnuA (Kastner, S., Perreten, V., Bleuler, H., Hugenschmidt, G., Lacroix, C. y Meile, L. 2006. Antibiotic susceptibility patterns and resistance genes of starter cultures and probiotic bacteria used in food. Syst Appl Microbiol. 29 (2) :145-155) . Se buscó este gen en el genoma de la cepa y se identificó como el marco de lectura abierto lr2105 en el plásmido pLR585. El plásmido también alberga genes que codifican para una proteína de resistencia a múltiples fármacos (lr2089) y un exportador de antibióticos policétidos (lr2096 y lr2097) . Ninguno de los genes en el plásmido tiene ninguna conexión o relevancia obvia de importancia para las características probióticas conocidas o la tolerancia al ácido de la cepa.

Existe una necesidad, especialmente en la industria de los probióticos, de usar lactobacilos que toleren bien los ácidos con el fin de que tales cultivos en diversas formulaciones no sólo pasen a través del entorno ácido del estómago para alcanzar el resto del intestino en números suficientes, sino también para poder crecer y colonizar el estómago, para poder ejercer su efecto probiótico por todo el tracto gastrointestinal. Cuando se usan cepas que toleran escasamente el ácido, es necesario ingerir números más elevados de bacterias, lo que conduce a un coste más elevado. Además, mucho esfuerzo se dirige a proteger los cultivos del pH ácido por varios medios, lo que también aumenta el coste. Existe, por tanto, un interés en la industria por tener cepas que toleren bien los ácidos, y por consiguiente, por métodos que mejorarán la tolerancia al ácido de las cepas existentes. Un ejemplo de un método para mejorar la tolerancia al ácido de las bacterias del ácido láctico se facilita en la solicitud de patente US20050158423 A1, en el que se usan cepas que portan plásmidos que codifican para pequeñas... [Seguir leyendo]

1. Cultivo biológicamente puro de Lactobacilus reuteri DSM 17938.

2. Composición que comprende un cultivo biológicamente puro de Lactobacilus reuteri DSM 17938.