¿Podemos convertir una bacteria patógena en probiótica?

El desarrollo de vacunas clásicas sugiere que la conversión patogénica a probióticos de bacterias es teóricamente posible

El desarrollo de una vacuna clásica incluye la vacuna atenuada, es decir, hace que una bacteria patógena viva sea relativamente inocua a través del proceso de atenuación.

A partir de finales del siglo XIX, cuando los científicos lograron cultivar bacterias por primera vez, intentaron generar versiones atenuadas de una variedad de bacterias patógenas a través de su cultura prolongada. Un éxito destacado incluye la vacuna viva contra la tuberculosis, la vacuna BCG, del microbio de la tuberculosis patógena de la vaca, Mycobacterium bovis. Albert Calmette y Camille Guérin (1)

‘ heroicamente subcultivaron esta bacteria cada 3 semanas en su medio especial de glicerina y papa, añadiendo bilis de buey a la mezcla cuando notaron que sus cultivos bacterianos tendían a agruparse, lo que fortuitamente condujo a una reducción de la virulencia. ¿Por heroicamente? ¡Heroico porque continuaron sus subculturas sin interrupción a través de la ocupación alemana de Lille, incluso a través de la creciente escasez de papa y bilis de buey! Para 1919, después de alrededor de 230 subculturas de más de 11 años, tenían en sus manos un bacilo tuberculoso que no causaba tuberculosis en conejillos de indias, conejos, ganado o caballos ( 2 ). A partir de 1921 y hasta la fecha, se estima que más de 5 mil millones de personas recibieron la vacuna BCG. ‘

Consulte la figura a continuación para ver ejemplos de bacterias atenuadas, incluidas Salmonella enterica serovar typhi y Vibrio cholerae , agentes causantes de la fiebre tifoidea y el cólera, respectivamente (3).

Algunos ejemplos naturales de bacterias que abarcan el espectro de probióticos a patógenos

La OMS define a las bacterias probióticas como ” microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren un beneficio para la salud del huésped ” (4). Dependiendo del contexto, C. butyricum y H. pylori pueden ser beneficiosos o patogénicos.

Clostridium butyricum

Ampliamente utilizado en China, Japón, Corea, Clostridium butyricum , un bacilo esporulante estrictamente anaeróbico, Gram-positivo, se ajusta a la definición de probiótico (5, 6, 7). Por ejemplo, la cepa probiótica de C. butyricum , CBM588, trató eficazmente y evitó la diarrea asociada a antibióticos en niños (8). Aparentemente funcionó aumentando los anaerobios y evitando la disminución de las especies de Bifidobacterium en niños con antibiótico-Rx, es decir, mediante el bien conocido mecanismo probiótico / beneficioso de la resistencia a la colonización.

Sin embargo, C. butyricum también está asociado en el contexto de la enfermedad (9).

• Se han encontrado otras cepas de C. butyricum en el botulismo infantil en Italia (10), China, India, Irlanda y los Estados Unidos (11).
• Se han encontrado otras cepas de C. butyricum en NEC (enterocolitis necrosante), una enfermedad gastrointestinal extremadamente peligrosa que afecta de manera desproporcionada a los recién nacidos prematuros (12, 13, 14).
• Se encontraron cepas diferentes de C. butyricum en un paciente anciano con diarrea asociada a antibióticos (15).

¿Lo que da? ¿Cómo podría un microbio ser consumido de manera segura como probiótico en algunos países, ya que C. butyricum está en China, Japón y Corea y, sin embargo, se asocia con enfermedades mortales en otros países? Los análisis moleculares de cepas patógenas de C. butyricum aisladas de pacientes sugieren la adquisición de factores de virulencia tales como enterotoxinas y neurotoxina botulínica (véase la figura a continuación de (9). Sin embargo, los desencadenantes que dirigen la expresión de rasgos beneficiosos o patológicos son completamente desconocidos como cultura de tales cepas bacterianas estrictamente anaeróbicas sigue siendo extremadamente desafiante.

Helicobacter pylori

Se estima que infecta a> 50% de la población humana mundial (16), el H. pylori Gram negativo también recorre todo el espectro desde la patogenicidad hasta el mutualismo (véanse las figuras a continuación de 17). La patogenicidad de H. pylori se debe a una interacción compleja entre la expresión microbiana de factores de virulencia, como VacA y Cag A, por ejemplo, y la predisposición genética entre diferentes etnias (18, 19).

Ejemplos como C. butyricum y H. pylori sugieren que la presión de selección impuesta por las acciones humanas como la migración, las poblaciones densas y el uso excesivo de antibióticos contribuyen a la probabilidad de que tales microbios altamente prevalentes expresen características patogénicas o no.

Bibliografía

1. La respuesta de Tirumalai Kamala a ¿Qué (si acaso) acerca de la tuberculosis dificulta la producción de una vacuna altamente efectiva?

2. Sakula, A. “BCG: ¿quiénes fueron Calmette y Guerin?” Thorax 38.11 (1983): 806-812. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/…

3. Plotkin, Stanley A. y Susan L. Plotkin. “El desarrollo de vacunas: cómo el pasado condujo al futuro”. Nature Reviews Microbiology 9.12 (2011): 889-893.

4. Hotel, Amerian Córdoba Park. “Propiedades nutricionales y de salud de los probióticos en los alimentos, incluida la leche en polvo con bacterias vivas de ácido láctico”. PREVENCIÓN 5 (2001): 1. http://www.mesanders.com/probio_…

5. Chen, Zhao-Fei, y col. “Los probióticos Clostridium butyricum y Bacillus subtilis mejoran la tumorigénesis intestinal”. Microbiología futura 10.9 (2015): 1433-1445.

6. Zhang, Ling, et al. “Efectos de la suplementación dietética del probiótico, Clostridium butyricum, sobre el rendimiento del crecimiento, la respuesta inmune, la función de barrera intestinal y la actividad de las enzimas digestivas en pollos de engorde desafiados con Escherichia coli K88”. Revista de ciencia animal y biotecnología 7.1 (2016): 1. Revista de Ciencia Animal y Biotecnología

7. Bader, J., A. Albin y U. Stahl. “Bacterias formadoras de esporas y su utilización como probióticos”. Microbios beneficiosos 3.1 (2012): 67-75.

8. Seki, Hiromi, et al. “Prevención de diarrea asociada a antibióticos en niños por Clostridium butyricum MIYAIRI”. Pediatrics International 45.1 (2003): 86-90.

9. Cassir, Nadim, Samia Benamar y Bernard La Scola. “Clostridium butyricum: de beneficioso a un nuevo patógeno emergente”. Microbiología Clínica e Infección 22.1 (2016): 37-45. https://www.researchgate.net/pro…

10. Fenicia, L., F. Anniballi y P. Aureli. “Botulismo toxemia intestinal en Italia, 1984-2005”. Revista Europea de Microbiología Clínica y Enfermedades Infecciosas 26.6 (2007): 385-394.

11. Dykes, Janet K., y col. “Investigación de laboratorio del primer caso de botulismo causado por Clostridium butyricum tipo E de toxina en los Estados Unidos”. Journal of Clinical Microbiology 53.10 (2015): 3363-3365. Investigación de laboratorio del primer caso de botulismo causado por Clostridium butyricum Toxina tipo E en los Estados Unidos

12. Howard, FrancesM, et al. “Brote de enterocolitis necrosante causada por Clostridium butyricum”. The Lancet 310.8048 (1977): 1099-1102.

13. Smith, Birgitte, y col. “Análisis comunitario de bacterias que colonizan el tejido intestinal de neonatos con enterocolitis necrosante”. BMC microbiology 11.1 (2011): 1. BMC Microbiology

14. Cassir, Nadim, et al. “Cepas de Clostridium butyricum y disbiosis vinculadas a enterocolitis necrotizante en neonatos prematuros”. Enfermedades infecciosas clínicas 61.7 (2015): 1107-1115. Clostridium butyricum cepas y disbiosis relacionadas con enterocolitis necrotizante en neonatos prematuros

15. Kwok, Jamie SL, y col. “Draft secuencia del genoma de la cepa NOR 33234 de Clostridium butyricum, aislada de un paciente anciano con diarrea”. Anuncios del genoma 2.6 (2014): e01356-14. Draft Genome Sequence of Clostridium butyricum Strain NOR 33234, aislado de un paciente anciano con diarrea

16. Kauser, Farhana, et al. “La isla de patogenicidad de cag de Helicobacter pylori está alterada en la mayoría de los aislados de pacientes de diferentes poblaciones humanas”. Journal of clinical microbiology 42.11 (2004): 5302-5308. La isla de patogenicidad cag de Helicobacter pylori está alterada en la mayoría de los aislados de pacientes de diferentes poblaciones humanas

17. Lin, Derek y Britt Koskella. “Amigo y enemigo: factores que influyen en el movimiento de la bacteria Helicobacter pylori a lo largo del continuo parasitismo-mutualismo”. Aplicaciones evolutivas 8.1 (2015): 9-22. http://onlinelibrary.wiley.com/d…

18. Datta, Simanti, et al. “Los genes de virulencia y los marcadores de ADN neutros de Helicobacter pylori aislados de diferentes comunidades étnicas de Bengala Occidental, India”. Journal of clinical microbiology 41.8 (2003): 3737-3743. Marcadores de genes de virulencia y ADN neutro de aislados de Helicobacter pylori de diferentes comunidades étnicas de Bengala Occidental, India

19. La respuesta de Tirumalai Kamala a ¿Existe alguna investigación sólida sobre los efectos del aumento de la exposición a patógenos a partir de la agrupación de niños en entornos como guarderías o escuelas?

Gracias por el R2A, Pankaj Upadhyay.