Hablemos de 𝘞𝘦𝘪𝘻𝘮𝘢𝘯𝘯𝘪𝘢 𝘤𝘰𝘢𝘨𝘶𝘭𝘢𝘯𝘴

Como ya sabemos los probióticos son microorganismos vivos que deben suministrarse en dosis adecuadas por determinado tiempo para que tengan un beneficio a la salud del huésped. Durante este proceso la parte más difícil es que los microorganismos sobrevivan hasta llegar a su nicho, por lo cual la opción que está ganando adeptos en la industria es utilizar bacterias formadoras de endosporas dado que son muy resistentes al ambiente.

Y es aquí es donde Weizmannia coagulans (anteriormente Bacillus coagulans) cobra interés en el mundo de los probióticos, una bacteria facultativamente anaeróbica a microaeróbica, grampositiva, con forma de bastón, que crece a temperaturas de 35-50 °C y a pH de 5.5-6.5, es productora de ácido láctico y otras sustancias y formadora de endosporas, las cuales resisten el tratamiento térmico, garantizando una larga vida útil en anaquel. Y son estas mismas características por las que, desde hace tiempo ha sido utilizada en la industria de alimentos como biocatalizador para la producción de ácido láctico. W. coagulans se ha aislado de suelo, leche, alimentos fermentados tradicionales como el Ngari (pescado fermentado tradicional de la India), salsa de soya, alimentos enlatados y ensilaje. Hasta la fecha, hay 44 cepas de W. coagulans y sus datos están disponibles en la base de datos genómica del NCBI.

Múltiples estudios han demostrado que cepas específicas de Weizmannia coagulans tienen efectos sobre la regulación del microbioma, la modulación del sistema inmune y mejoran la digestibilidad y el metabolismo, como se explica a continuación.

En muchas enfermedades del tracto gastrointestinal (TGI) a menudo se encuentran altas concentraciones de oxígeno intraluminal, menor abundancia de microorganismos anaerobios y mayor proporción de anaerobios facultativos. Los estudios han demostrado que W. coagulans puede inducir un ambiente intestinal anaeróbico y ácido, desfavorable para las bacterias patógenas pero favorable para la proliferación de bacterias productoras de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) regulando así el microbioma. Para lograr este efecto antagonista producen siguientes sustancias:

• Ácido fenilláctico, compuesto con amplia actividad antimicrobiana contra bacterias y hongos. En un modelo de microbiota colónica humana in vitro, W. coagulans SANK 70258 aumentó significativamente la abundancia de Lachnospiraceae, mejorando así la producción de butirato y suprimiendo las bacterias relacionadas con la familia Enterobacteriaceae.
• Bacteriocinas y lipopéptidos producidos por las cepas de W. coagulans I₄, BDU3, L1208, ATCC 7050, 27. En particular, W. coagulans I₄ produce un péptido similar a la pediocina, con un espectro inhibidor que incluye a W. coagulans y bacterias no relacionadas como Enterococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Listeria y Pediococcus. La pediocina, bacteriocina de clase II de gran importancia en la industria alimentaria, ya que tiene una fuerte actividad inhibidora contra Listeria.
• Coagulina producida por W. coagulans L1208 tiene un amplio espectro de actividad antimicrobiana contra patógenos transmitidos por alimentos, incluidas bacterias grampositivas: Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus y Lactiplantibacillus plantarum; y bacterias gramnegativas: Escherichia coli, Salmonella enterica, Shewanella putrefaciens y Pseudomonas aeruginosa.
• Surfactina, lipopéptido cíclico posee actividad antibacteriana y antifúngica.
• Lactosporina producida por W. coagulans ATCC 7050 tiene actividad contra los microorganismos grampositivos Micrococcus luteus y L. monocytogenes.

Y aunque las investigaciones existentes sugieren que W. coagulans no puede colonizar el intestino a largo plazo, se puede sacar ventaja de su efecto regulador del microbioma y utilizarse como un probiótico pionero para mejorar la disbiosis intestinal.

La modulación del sistema inmune intestinal por el microbioma se realiza mediante la regulación de las vías de señalización de los receptores de reconocimiento de patrones, el manteniendo de la función de la barrera intestinal, la prevención de la translocación de patógenos, la estimulación de las actividades de las células inmunitarias y el equilibrio de la respuesta inmunitaria Th1/Th2. La evidencia en humanos de estos efectos es relativamente limitada, pero existen numerosos estudios in vitro y con modelos animales que documentan que tanto las endosporas como las células vegetativas de W. coagulans exhiben actividades que mejoran la inmunidad en el TGI:

• Los patrones moleculares asociados a microbios generados en el ciclo de vida de W. coagulans estimulan el sistema inmunológico intestinal normal para favorecer la respuesta inmune contra microorganismos patógenos.
• Aumenta los niveles de inmunoglobulinas séricas y regula positivamente el IFN-γ e IL-4 en la mucosa intestinal, lo que mejora la abundancia de algunas bacterias benéficas en el intestino.
• La combinación de almidón resistente de plátano verde y endosporas de W. coagulans MTCC5856 mejora la colitis al mantener la expresión de proteínas de unión estrecha, disminuir la expresión de IL-1β y proteína C reactiva y aumentar la producción de IL-10 en suero y, además, aumenta los niveles de AGCC en el colon.
• W. coagulans GBI-30, 6086 atenua la patología de la colitis inducida por C. difficile (daño a las criptas, edema y afluencia de leucocitos), mejora la consistencia de las heces, prolonga la supervivencia y previene significativamente la recurrencia de la colitis.
• En un modelo de daño del ciego inducido por lipopolisacáridos (LPS) W. coagulans TL3 reduce significativamente los niveles de citoquinas y quimiocinas relacionadas con la proinflamación, lo que resulta en una mejora significativa en el daño del tejido cecal a través de las vías de señalización TLR4/ MyD88/NF-κB.
• W. coagulans TL3 promueve el aumento de la abundancia relativa de Akkermansia muciniphila, bacteria degradadora la mucina asociada con un microbioma intestinal sano.
• W. coagulans BC2000 junto con ácido elágico (fitoquímico abundante en frambuesas, moras, nueces y arándanos,) mostró un efecto sinérgico en la reducción del índice de resistencia a la insulina y la inhibición de la endotoxemia inducida por una dieta alta en grasas. El efecto combinado de W. coagulans BC2000 y ácido elágico activó la vía de autofagia en el hígado, un efecto similar a la urolitina. Esto se asoció con una diversidad β alterada del microbioma intestinal y un aumento de Eggerthellaceae, una familia potencial de conversión de ácido elágico.
• La función fagocítica de los monocitos/macrófagos es la base de la inmunidad innata y garantiza la rápida eliminación de patógenos invasores. Los estudios con W. coagulans HOM5301 mostraron mejoría en los índices fagocíticos de eliminación de carbono y fagocitosis de macrófagos de una manera dependiente de la dosis.
• Los estudios in vitro con fragmentos de la pared celular y el sobrenadante del cultivo gastado de W. coagulans GBI-30, 6086 con células mononucleares y polimorfonucleares de sangre periférica sugirieren que el probiótico W. coagulans podría utilizarse como una intervención profiláctica o terapéutica para la regulación de la función inmune mediante la activación de importantes vías de señalización inmune y el equilibrio de la actividad de las células inmunes.

W. coagulans ha demostrado un gran potencial para aplicaciones en varios tipos de alimentos funcionales como yogur, bebidas fermentadas y productos a base de cereales al mejorar la utilización de los alimentos, promover la digestión y absorción de nutrimentos, incluidos minerales, péptidos y aminoácidos, al disminuir la inflamación y fomentar el desarrollo óptimo de las vellosidades y, en general al mejorar el equilibrio metabólico.

Varias cepas de W. coagulans producen enzimas:

• W. coagulans RCS3 mostró una actividad β-galactosidasa, que puede usarse para aliviar la intolerancia a la lactosa.
• Un estudio de la actividad metabólica encontró que los niveles de aminoácidos, dipéptidos y metabolitos del ciclo del ácido cítrico aumentaron mediante la intervención de endosporas de W. coagulans GBI-30, 6086.
• El uso de W. coagulans se evaluó en pollos de engorde como alternativa a los antibióticos, y se observó un aumento en los niveles de enzimas antioxidantes, inmunoglobulinas y factores antiinflamatorios en el suero, y una disminución en la abundancia de Desulfovibrio y Parasutterella y un aumento en Alistipes y Odoribacter, lo que resultó en una mejora significativa en el peso corporal y ganancia diaria promedio en comparación con el grupo de antibióticos.
• El uso de yogur y W. coagulans GBI-30, 6086, tiene un efecto sinérgico donde los niveles de glucosa y triglicéridos en suero disminuyen y la abundancia de Bacillales y Bifidobacteriales en el intestino aumenta.
• La combinación de W. coagulans lilac-01 y pulpa de soya mostró un efecto sinérgico al suprimir el aumento de la producción de ácidos biliares secundarios.
• Los estudios han demostrado niveles séricos significativamente mayores de aminoácidos importantes después de la ingestión de leche con W. coagulans en comparación con la leche sola.

Varias cepas de W. coagulans como GBI-30, 6086 Unique IS-2, MTCC 5856, LBSC (DSM 17654), TBC169, SNZ 1969, BC30 and T11 se han incluido en estudios clínicos en humanos con resultados prometedores:

• El uso de W. coagulans para aliviar los síntomas del síndrome del intestino irritable en adultos y niños ha demostrado que las cepas DSM 17654, GBI-30, 6086, Unique IS-2 y MTCC 5856 son efectivas.
• W. coagulans junto con prebióticos ha demostrado ser efectiva para mejorar los biomarcadores relacionados con la glucosa y los lípidos relacionados a la obesidad y a la diabetes mellitus tipo 2.
• En atletas la coadministración de W. coagulans GBI-30, 6086 y proteínas redujo significativamente el dolor muscular percibido y aumentó la velocidad de recuperación. La adición del probiótico a la proteína tendió a reducir el daño muscular y evitó la disminución de la potencia máxima.

Metabolitos producidos por W. coagulans con aplicación industrial:

• Ácido láctico: W. coagulans es un microorganismo ideal en la producción industrial de ácido láctico debido a su capacidad para fermentar glucosa y xilosa en ácido láctico en condiciones anaeróbicas a temperaturas inferiores a 50 °C
• β-galactosidasa: Se utiliza para la hidrólisis de la lactosa en la industria alimentaria. Aunque se encuentra comúnmente en la naturaleza la producción de esta enzima a partir de microorganismos permite mayores rendimientos.
• α-galactosidasa es una enzima importante en la industria alimentaria y se utiliza especialmente en la producción de azúcar, la biotecnología y la medicina. La α-galactosidasa también puede facilitar la digestión de legumbres, como la soya, eliminando galactósidos como la rafinosa y la estaquiosa de sus estructuras y mejorando la capacidad de gelificación de los galactomananos.
• Amilasas: Enzimas hidrolasas con amplias aplicaciones industriales. Las α-amilasas se pueden producir a partir de plantas y microorganismos.
• Lipasas: Utilizadas ampliamente en la industria alimentaria, farmacéutica, textil y cosmética.
• Xilanasa: Utilizada ampliamente en el proceso de clarificación de zumos de frutas y vinos.

Las formulaciones comercializadas como probióticos de las cepas de W. coagulans son Sustenex^®, Lactospore^®, Neolactoflorene^®, etc.