Lactobacillus rhamnosus: qué es, características, morfología, aplicaciones
¿Qué es el Lactobacillus rhamnosus?
Lactobacillus rhamnosus es una bacteria gram positiva, en forma de varilla, microaerófila y facultativamente anaeróbica. Puede crecer en forma individual o en cadenas cortas. No forma esporas, ni es móvil y es catalasa-negativa.
Es mesófila, pero algunas cepas pueden crecer a temperaturas inferiores a 15 °C o superiores a 40 °C.
Algunas cepas de L. rhamnosus son usadas en la industria alimenticia debido a sus actividades probióticas y antimicrobianas. Sus usos incluyen propiedades, no solo probióticas, sino también protectoras de productos lácteos fermentados y no fermentados, bebidas, alimentos listos para el consumo, salchichas y en ensaladas.
Características del Lactobacillus rhamnosus
– Lactobacillus rhamnosus es una bacteria muy exigente en cuanto a sus requerimientos nutricionales.
– Para crecer, necesita ácido fólico y otras vitaminas como riboflavina, niacina o ácido pantoténico. También exige calcio mineral. Su crecimiento inicial requiere medios ácidos, con pH entre 4,5 y 6,4.
– Su metabolismo es heterofermentativo, facultativo. Convierte las hexosas en L (+) – ácido láctico, de acuerdo con la vía Embden-Meyerhof. También fermenta las pentosas. En ausencia de glucosa, produce ácido láctico, ácido acético, ácido fórmico y etanol.
– Es mesófilo.
– Es una bacteria gram positiva.
– Es catalasa negativa.
– Es una bacteria no móvil y no presenta esporas.
– Es anaeróbica facultativa.
Taxonomía
Lactobacillus es el más diverso de los tres géneros dentro de la familia Lactobacillaceae, perteneciente al phylum Firmicutes, clase Bacilli, orden Lactobacillales.
Este género está dividido en tres grupos (A, B y C) de acuerdo a su tipo de fermentación: A) incluye especies homofermentativas obligadas, B) especies facultativamente heterofermentativas y C) especies heterofermentativas obligadas.
Lactobacillus rhamnosus pertenece al grupo B de esta división. También está incluida en el grupo funcional de las Bacterias Ácido Lácticas (BAL). Las BAL son bacterias que por fermentación de carbohidratos producen principalmente ácido láctico como metabolito final.
Esta especie originalmente fue considerada una subespecie de L. casei, posteriormente fue elevada a especie gracias a investigaciones genéticas, debido a las grandes similitudes morfológicas y características.
Esta y otras dos especies conforman el complejo Lactobacillus casei, grupo funcional sin validez taxonómica. Una de las cepas más estudiadas de esta especie, L. rhamnosus GG, es aislada del intestino humano.
Morfología
Lactobacillus rhamnosus es una bacteria en forma de varilla, con medidas que van desde 0,8 a 1,0 μm de ancho y desde 2,0 a 4,0 μm de longitud. Puede crecer en forma individual o en cadenas cortas. No posee flagelo, por lo cual carece de movimiento. Puede presentar pilis y plásmidos.
Lactobacillus rhamnosus tiene una gran variedad de cepas que crecen en diferentes ambientes, incluyendo la vagina y el tracto gastrointestinal de los humanos. Cada cepa tiene la capacidad de adaptarse a una amplia gama de entornos.
Su genoma central contiene 2.164 genes, de los 4.711 genes en total. La cepa L. rhamnosus LRB, posee un cromosoma circular de 2.934.954 pb con un contenido de GC del 46,78%.
Pared celular
La pared celular se compone principalmente de una capa gruesa de peptidoglicano (PG), un polímero amino-azúcar reticulado con puentes peptídicos. La pared celular es la responsable de mantener la forma de la célula.
También ayuda a proteger a las bacterias de las tensiones osmóticas internas que pueden causar lisis celular.
El azúcar componente del PG consiste de N-acetilglucosamina y ácido N-acetil-murámico dispuestos en forma alternada. La cadena lateral del péptido, de tres a cinco aminoácidos, se une al ácido N-acetil-murámico.
La constitución exacta de la cadena lateral del péptido y los enlaces cruzados es específica de la especie.
Aplicaciones
Lactobacillus rhamnosus es empleada en la industria alimentaria para la producción de yogur, leche fermentada y no pasteurizada y queso semiduro.
Aplicaciones médicas
Lactobacillus rhamnosus es considerada como un probiótico útil para el tratamiento de diversas enfermedades. La cepa Lactobacillus rhamnosus GG ha demostrado tener múltiples usos actuales y potenciales en medicina para el tratamiento de enfermedades.
Entre las enfermedades tratadas positivamente con esta cepa se encuentran:
– Diarrea de diversos tipos, principalmente por rotavirus en niños.
– Gastroenteritis aguda en niños.
– Transporte gastrointestinal de Enterococcus resistente a la vancomicina en pacientes renales.
– Reducción de la posibilidad de aparición del síndrome de Asperger.
Entre las enfermedades que potencialmente podrían ser tratadas o prevenidas mediante el suministro de L. rhamnosus GG están:
– Infecciones del tracto respiratorio en niños.
– Síndrome del intestino irritable.
– Dermatitis atópica, eccema.
– Infecciones del tracto urogenital.
– Ansiedad e hipertensión.
Experiencias in vitro han mostrado que puede modular la inmunidad del huésped disminuyendo la producción de citoquinas inflamatorias de distintos eucariotas. También induce la expresión génica de la mucina intestinal, inhibiendo la adherencia de los patógenos.
Otros usos médicos incluyen reducción de la permeabilidad intestinal en niños que padecen del síndrome del intestino irritable. También ayuda a incrementar la pérdida de peso en pacientes bajo régimen de dieta.
Usos como probiótico
La cepa L. rhamnosus GG también presenta actividades probióticas y antimicrobianas, que se emplean en la industria alimenticia. Esta cepa, individualmente, es capaz de inhibir a Clostridium histolyticum, C. difficile y Salmonella enterica.
Combinada con otras cepas de L rhamnosus o con otras especies bacterianas no patógenas, inhiben también el crecimiento de bacterias que presentan una alta patogenicidad. La cepa L. rhamnosus LC705 suprime el crecimiento de algunas levaduras y mohos.
Patogenicidad
Lactobacillus rhamnosus ha sido relacionada con diversos tipos de infecciones, principalmente de origen intrahospitalario, que afectan a pacientes con el sistema inmune debilitado.
En estos pacientes, las enfermedades subyacentes han sido siempre malignas o desórdenes gastrointestinales severos. Entre las enfermedades asociadas a esta especie están: bacteriemia, endocarditis, meningitis y peritonitis.
Los lactobacilos, en general, son resistentes a la vancomicina. Lactobacillus rhamnosus es susceptible a penicilina y aminoglucósidos, con tasas de sensibilidad de hasta 70%.
Sin embargo, algunas cepas son resistentes a los regímenes antibióticos estándar. La daptomicina podría utilizarse como alternativa a la penicilina; la sensibilidad a las cefalosporinas es menor. Las mutaciones cromosómicas en L. rhamnosus, pueden reducir la afinidad de la eritromicina por el ribosoma.
La endocarditis por Lactobacillus se considera como una enfermedad difícil de erradicar. Pueden ocurrir recaídas, debido principalmente a la falta de estudios adecuados acerca de la susceptibilidad microbiana.
Tampoco hay tratamientos estandarizados, lo cual puede incrementar las recaídas e incluso la muerte. Probablemente, la producción de ácido láctico por los lactobacilos podría reducir las concentraciones efectivas de antibióticos, disminuyendo su efecto.
Referencias
- L. Valík, A. Medveďová, D. Liptáková (2008). Characterization of the growth of Lactobacillus rhamnosus GG in milk at suboptimal temperatures. Journal of Food and Nutrition Research.
- I. Felekos, G. Lazaros, A. Tsiriga, M. Pirounaki, G. Stavropoulos, J. Paraskevas, M. Toutouza, D. Tousoulis (2016). Lactobacillus rhamnosus endocarditis: An unusual culprit in a patient with Barlow’s disease. Hellenic Society of Cardiology.
- E.J.C. Goldstein, K.L. Tyrrell, D.M. Citron (2015). Lactobacillus Species: Taxonomic Complexity and Controversial Susceptibilities. Clinical Infectious Diseases