Pediococcus pentosaceus

Pediococcus pentosaceus

1. Identidad, clasificación y características generales

Pediococcus pentosaceus es una especie de bacteria del ácido láctico (BAL) que pertenece al género Pediococcus dentro de la familia Lactobacillaceae. Es una especie de BAL con forma de coco que se presenta en pares o tétradas, es una bacteria Gram positiva, no móvil y anaerobia facultativa. Exhibe una morfología esférica y posee un metabolismo homofermentativo robusto, lo que la hace idónea para desarrollarse en condiciones anaerobias. Se clasifica como bacteria del ácido láctico porque el producto final de su metabolismo es el ácido láctico.

P. pentosaceus es un mesófilo con crecimiento óptimo entre 28 y 35 °C y no puede crecer a 50 °C; sin embargo, puede tolerar concentraciones de sal de hasta el 10%, una característica importante para su aplicación en la preparación de productos alimenticios fermentados en salmuera. La mayoría de las cepas pueden fermentar glucosa, ribosa, galactosa, arabinosa y fructosa a DL-lactato.

Desde el punto de vista genómico, el cromosoma de P. pentosaceus es circular, mide 1 734 928 pb y tiene un contenido de GC del 37,2%. Muchas cepas también albergan un plásmido circular con un contenido de GC de aproximadamente 38,1%. La especie no es específica de un hospedador y comparte genes centrales que codifican proteínas relacionadas con la traducción, la estructura y biogénesis ribosómica y los mecanismos de transducción de señales, mientras que su diversidad genética se relaciona principalmente con el metabolismo de carbohidratos y con el ADN transferido horizontalmente, especialmente profagos y bacteriocinas codificadas en plásmidos.

P. pentosaceus tiene una larga historia de uso y cuenta con el estatus de Generalmente Reconocido como Seguro (GRAS, por sus siglas en inglés) otorgado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA), lo que respalda su uso generalizado en la industria de fermentación de alimentos. En la Unión Europea, la EFSA considera que la especie P. pentosaceus es apta para el enfoque de Presunción Cualificada de Seguridad (QPS, por sus siglas en inglés) para la evaluación de la seguridad, y no requiere una demostración específica de seguridad más allá de la ausencia de resistencia a antibióticos de importancia humana y veterinaria.

Nombres comunes y sinónimos

Pediococcus pentosaceus no tiene un nombre común de uso generalizado fuera de su designación científica. Se hace referencia a ella con frecuencia en la literatura como PP, P. pentosaceus, o mediante las designaciones de cepas individuales (por ejemplo, LP28, LI05, KFT18, CECT 8330, ENM104). La bacteria se ha estudiado desde que fue descrita por primera vez en la década de 1960.

2. Fuentes naturales y distribución ecológica

Su prevalencia en una amplia variedad de entornos, incluidos alimentos fermentados, productos de animales acuáticos, materias primas, plantas y heces, subraya su importancia ecológica y su capacidad de adaptación. Numerosos estudios han informado que las cepas de P. pentosaceus se aíslan con frecuencia de diversas fuentes alimentarias y biotopos que abarcan materiales vegetales, quesos madurados por bacterias, bebidas, encurtidos, vino, productos lácteos y cárnicos, con un papel destacado como cultivos iniciadores implicados en la elaboración de alimentos fermentados.

Se ha informado que la especie está naturalmente asociada con plantas, frutas, fermentaciones vegetales y materiales cárnicos. Se han detectado algunos aislamientos en los tractos gastrointestinales de aves de corral y patos, así como en camarones de agua dulce. La mayoría de las cepas disponibles en bases de datos públicas se han aislado de alimentos fermentados y del entorno natural; solo un número limitado de cepas de P. pentosaceus aisladas del tracto gastrointestinal humano o de muestras fecales se han publicado y puesto a disposición para su análisis.

Entre los alimentos y productos fermentados representativos de los que se ha aislado P. pentosaceus se incluyen:

• Kimchi (Corea): la cepa wikim 20 de P. pentosaceus es una bacteria del ácido láctico aislada del kimchi, un alimento fermentado tradicional coreano elaborado con diversas verduras, como col o rábano, con ingredientes de sazonado que incluyen pimiento rojo en polvo, ajo, puerro, jengibre y sal.
• Chucrut: Pediococcus pentosaceus es una de las especies bacterianas documentadas presentes en la fermentación del chucrut.
• Laban (Medio Oriente): un producto lácteo fermentado tradicional del cual se ha aislado P. pentosaceus y se ha evaluado su potencial probiótico.
• Embutidos fermentados (Italia): entre los aislamientos de BAL de embutidos fermentados en diferentes etapas de maduración, el 22% se identificó como Pediococcus pentosaceus.
• Fruta de longan: la cepa LP28 se aisló recientemente de esta fruta tropical.
• Alimentos fermentados tailandeses: existen informes de aislamiento de Pediococcus pentosaceus a partir de alimentos fermentados tradicionales tailandeses que contienen pescado y cerdo.
• Suancai (verdura encurtida china): durante la fermentación, P. pentosaceus aumentó considerablemente la concentración de nitrilos y alcoholes en este producto tradicional.
• Jangajji: un encurtido fermentado tradicional coreano del cual se han aislado cepas de P. pentosaceus.

3. Uso tradicional e histórico

Pediococcus pentosaceus, como microorganismo, no tiene una historia independiente de uso intencional bajo su nombre científico en los sistemas de medicina tradicional. Su historia es la de un uso involuntario como componente de alimentos fermentados tradicionales, una práctica que precedió con creces a la identificación del organismo en sí. Los alimentos y bebidas fermentados fueron algunos de los primeros productos alimenticios procesados que consumió el ser humano. La producción de alimentos como el yogur y la leche cultivada, el vino y la cerveza, el chucrut y el kimchi, y los embutidos fermentados se valoraba inicialmente por su mayor vida útil, seguridad y propiedades organolépticas mejoradas. Cada vez se comprende mejor que los alimentos fermentados también pueden tener propiedades nutricionales y funcionales mejoradas debido a la transformación de sustratos y la formación de productos finales bioactivos o biodisponibles.

P. pentosaceus, junto con P. acidilactici, ha sido durante mucho tiempo un miembro de la microflora indígena y a menudo se utiliza como cultivo iniciador en fermentaciones naturales y controladas. Esto significa que, a lo largo de las tradiciones alimentarias del Asia oriental, el Medio Oriente y Europa —en productos que van desde el kimchi y el chucrut coreanos hasta el laban libanés y los embutidos secos fermentados italianos—, el organismo estuvo presente y funcionalmente activo durante siglos o milenios, contribuyendo a la conservación de los alimentos, al desarrollo del sabor y a la reducción de bacterias patógenas, mucho antes de su descripción científica formal.

Tanto los alimentos tradicionales como los industriales se han suplementado con bacterias específicas para mejorar el sabor, la nutrición y la seguridad alimentaria. La fermentación es un proceso importante para transformar alimentos bioingenierizados en productos seguros, saludables y ecológicos. Sin embargo, el cultivo intencional y la aplicación comercial deliberada de P. pentosaceus como cepa probiótica identificada es producto de la ciencia de finales del siglo XX y principios del siglo XXI.

4. Constituyentes clave, compuestos activos y mecanismos de acción

La bioactividad atribuida a P. pentosaceus surge de un conjunto de productos metabólicos y componentes celulares estructurales. Estos incluyen bacteriocinas, exopolisacáridos (EPS), ácidos orgánicos, ácidos grasos de cadena corta, ácido gamma-aminobutírico (GABA), hidrolasa de sales biliares (BSH) y diversas proteínas de respuesta al estrés e inmunomoduladoras codificadas en el genoma.

4.1 Bacteriocinas y sustancias inhibitorias similares a bacteriocinas (BLIS)

Las bacteriocinas son péptidos producidos por diversas especies de bacterias, especialmente bacterias del ácido láctico, que tienen un amplio espectro de acción contra bacterias que causan el deterioro de los alimentos y patógenos transmitidos por estos. La evidencia sugiere que las bacteriocinas o las sustancias similares a bacteriocinas (BLIS) producidas por P. pentosaceus desempeñan funciones antibacterianas efectivas en el ecosistema microbiano.

Se sabe que las especies del género Pediococcus producen péptidos antimicrobianos como las bacteriocinas de tipo pediocina, que contienen YGNGVXC como motivo conservado en su extremo N-terminal. Se ha encontrado que el peso molecular de las diversas bacteriocinas producidas por diferentes cepas del género Pediococcus varía entre 2,7 y 4,6 kDa. Entre las variantes conocidas, la pediocina PA-1 es un péptido antimicrobiano de 4,6 kDa bien estudiado, con termoestabilidad y actividad en un amplio rango de pH, aunque se inactiva por proteasas como pepsina, tripsina, quimotripsina, proteinasa K y pronasa E. La estructura de la pediocina PA-1 revela la presencia de dos hebras β conectadas por un giro β formado por cinco residuos de aminoácidos en su secuencia N-terminal, que desempeñan un papel importante en la actividad antimicrobiana.

P. pentosaceus puede producir bacteriocinas activas contra varias especies de Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Staphylococcus, Enterococcus, Bacillus y Listeria. Estas bacteriocinas solo inhiben microbios Gram positivos; las bacterias Gram negativas no se inhibieron en la mayoría de las preparaciones clásicas de pediocina, aunque ciertos péptidos nuevos de cepas específicas han demostrado una actividad más amplia. A diferencia de la actividad de espectro estrecho típica que muestran las bacteriocinas de tipo pediocina, se ha encontrado que ciertos péptidos antimicrobianos nuevos producidos por cepas específicas de P. pentosaceus inhiben el crecimiento tanto de cepas indicadoras Gram positivas como Gram negativas.

Las bacteriocinas de tipo pediocina son bien conocidas por inhibir el crecimiento de la bacteria patógena y de deterioro alimentario Listeria monocytogenes, y por ello también se denominan bacteriocinas antilisteriales y se consideran aditivos antimicrobianos potenciales para la conservación de alimentos. La pediocina producida por Pediococcus pentosaceus se considera GRAS en determinadas aplicaciones alimentarias.

4.2 Exopolisacáridos (EPS)

Los exopolisacáridos derivados de bacterias del ácido láctico ofrecen beneficios extraordinarios para la promoción de la salud, incluidas propiedades inmunomoduladoras, anticancerígenas, antioxidantes y antibacterianas, al mismo tiempo que facilitan la colonización microbiana intestinal. Las cepas de P. pentosaceus son productoras documentadas de diversas estructuras de EPS. Por ejemplo, el EPS de P. pentosaceus 4412 se ha caracterizado como un heteropolisacárido neutro, compuesto principalmente de manosa con trazas de glucosa y ramnosa.

El mecanismo anticolítico del EPS de P. pentosaceus KFT18 se ha estudiado en detalle: el PE-EPS redujo la expresión aumentada de la óxido nítrico sintasa inducible (iNOS), la ciclooxigenasa-2 (COX-2) y las citocinas proinflamatorias (TNF-α, IL-6 e IL-1β) en el tejido colónico de ratones con colitis inducida. El PE-EPS también protegió contra la fosforilación inducida por DSS de p65 y del transductor de señales y activador de la transcripción 1 (STAT1). Esto indica la inhibición de las vías NF-κB y STAT1 como mecanismos antiinflamatorios clave.

4.3 Producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y modulación de la microbiota intestinal

Las cepas de P. pentosaceus promueven la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) tanto de forma directa como mediante la modulación de la composición de la microbiota intestinal. En modelos de colitis, se observó una composición de la microbiota intestinal significativamente alterada, con una mayor diversidad y producción de AGCC, en ratones tratados con P. pentosaceus LI05, y varios géneros, incluidos Akkermansia y Faecalibacterium, se enriquecieron de manera diferencial en los ratones tratados, correlacionándose negativamente con los índices de colitis y positivamente con los marcadores de la barrera intestinal y los niveles de AGCC.

4.4 Hidrolasa de sales biliares (BSH) y mecanismo de reducción del colesterol

Se han identificado en los genomas de cepas caracterizadas de P. pentosaceus genes responsables de la reducción de los niveles de colesterol, incluida la hidrolasa de sales biliares (BSH). La BSH cataliza la desconjugación de las sales biliares, lo que facilita su excreción y, en consecuencia, reduce la recirculación enterohepática de los ácidos biliares, lo cual disminuye los niveles de colesterol sérico. En modelos de hiperlipidemia, P. pentosaceus PP04 modificó los perfiles de ácidos biliares y aumentó las concentraciones ileales de antagonistas para inhibir la señalización del receptor X farnesoide intestinal/factor de crecimiento de fibroblastos 15 (FXR/FGF15), junto con la activación de la señalización hepática de FXR/pareja heterodimérica pequeña, lo que acelera la síntesis de novo de ácidos biliares hepáticos y su excreción por las heces.

4.5 Producción de GABA

Se ha documentado que ciertas cepas de P. pentosaceus son productoras de ácido γ-aminobutírico (GABA), el principal neurotransmisor inhibitorio del sistema nervioso central. El gen responsable de la síntesis de GABA, el antiportador glutamato/GABA (gadC), se ha identificado en los genomas de las cepas estudiadas. La producción de GABA por bacterias intestinales se considera relevante para el eje intestino-cerebro, aunque la evidencia clínica directa específica sobre el GABA derivado de P. pentosaceus en humanos sigue siendo preliminar.

4.6 Mecanismos antioxidantes

La investigación sobre P. pentosaceus en contextos neurológicos ha revelado que puede afectar la producción de una respuesta de estrés oxidativo y la expresión de proteínas relacionadas con la vía del factor nuclear eritroide 2 relacionado con el factor 2 (Nrf2). La vía Nrf2 es un regulador maestro de la defensa antioxidante celular, y su activación por señales derivadas de P. pentosaceus representa una vía mecanicista documentada en estudios con animales.

4.7 Características probióticas codificadas genómicamente

Las anotaciones funcionales del genoma en las cepas estudiadas han identificado numerosos genes asociados con características probióticas, incluidos los implicados en la adaptación al estrés (por ejemplo, estrés térmico: htpX, dnaK y dnaJ), la tolerancia biliar (por ejemplo, ppaC), la biosíntesis de vitaminas (por ejemplo, ribU, ribZ, ribF y btuD), la inmunomodulación (por ejemplo, dltA, dltC y dltD) y la producción de bacteriocinas (por ejemplo, pedA).

5. Evidencia científica por área de uso

5.1 Salud gastrointestinal y enfermedad inflamatoria intestinal

Evidencia preclínica (animal): Varios estudios en animales han examinado P. pentosaceus en modelos de enfermedad inflamatoria intestinal (EII) y colitis.

En un modelo de colitis en ratones, se administró a los ratones P. pentosaceus LI05 o solución salina tamponada con fosfato una vez al día por sonda oral durante 14 días, y la colitis se indujo suministrando a los ratones agua potable con 2% de DSS durante 7 días. P. pentosaceus LI05 mejoró la colitis en los ratones y redujo la pérdida de peso corporal, las puntuaciones del índice de actividad de la enfermedad (DAI), el acortamiento de la longitud del colon, la permeabilidad intestinal y los niveles de citocinas proinflamatorias. El tratamiento alivió la inflamación intestinal al mantener la integridad del epitelio intestinal y modular los perfiles inmunológicos, el microbioma intestinal y la composición de metabolitos.

En un estudio independiente que utilizó EPS de P. pentosaceus KFT18, el PE-EPS alivió los síntomas de la colitis inducida por DSS, como sangre en las heces, disminución de la longitud del colon, disrupción de las criptas y edema de la capa mucosa, en modelos animales.

Fortaleza de la evidencia: Estos hallazgos se basan exclusivamente en modelos animales (ratones). No se han identificado ensayos controlados aleatorizados publicados en humanos que evalúen específicamente P. pentosaceus para la EII o la colitis en la literatura disponible. Por lo tanto, la evidencia se califica como preliminar y exclusivamente preclínica.

5.2 Obesidad, peso corporal y síndrome metabólico

Evidencia clínica en humanos (un ECA): El ensayo clínico en humanos más destacado sobre P. pentosaceus se llevó a cabo con la cepa LP28 por investigadores de la Universidad de Hiroshima. El ensayo clínico se realizó como un estudio doble ciego, aleatorizado y controlado con placebo, con 62 sujetos (de 20 a 70 años de edad, IMC de 25–30 kg/m²). Estos sujetos se asignaron aleatoriamente a tres grupos que recibieron LP28 vivo, LP28 inactivado por calor o un polvo placebo, administrado por vía oral una vez al día durante 12 semanas. El LP28 inactivado por calor redujo el IMC (0,45 kg/m², IC 95%: 0,04–0,86, P=0,035), el porcentaje de grasa corporal (1,11%, P=0,002) y la masa de grasa corporal (1,17 kg, P=0,004). El consumo de LP28 inactivado por calor durante 12 semanas también redujo el nivel de colesterol LDL sérico y la relación LDL/HDL en comparación con el placebo.

Los autores concluyeron que el LP28 inactivado por calor muestra un efecto antiobesidad que reduce el IMC, la grasa corporal y la circunferencia de la cintura, lo que sugiere que la bacteria del ácido láctico de origen vegetal LP28 sería un agente preventivo prometedor del síndrome metabólico.

Limitaciones: Este ensayo fue pequeño (n=62), de corta duración (12 semanas), utilizó solo una cepa (LP28) y los investigadores declararon un conflicto de interés relacionado con una patente. La Universidad de Hiroshima posee una patente sobre el uso de LP28 como reactivo antiobesidad, y los investigadores principales son coinventores de dicha patente. El hallazgo de que el LP28 inactivado por calor (no vivo) fue la forma que produjo efectos significativos diferencia este caso de muchos mecanismos probióticos y requiere una mayor replicación independiente.

Fortaleza de la evidencia: Limitada: un único ECA pequeño con conflicto de interés. Se necesita replicación en estudios independientes de mayor tamaño.

5.3 Salud hepática y enfermedad hepática alcohólica

Evidencia preclínica: Se ha demostrado en estudios con animales que P. pentosaceus CGMCC 7049 es resistente al etanol y a las sales biliares. En un modelo murino de enfermedad hepática alcohólica, la aplicación de una cepa estudiada de P. pentosaceus redujo los niveles de endotoxinas y citocinas inflamatorias, incluidos el factor de necrosis tumoral-α, la proteína inflamatoria de macrófagos-1α y la proteína quimioatrayente de monocitos-1, y logró restablecer el equilibrio microbiano intestinal tras el efecto negativo del etanol. También aumentó los niveles de la proteína de unión estrecha ZO-1, las proteínas mucinas (MUC-1, MUC-2 y MUC-4) y el péptido antimicrobiano Reg3β. La suplementación con P. pentosaceus restableció la relación Firmicutes/Bacteroidetes a un valor similar al del grupo control tras la alimentación con alcohol.

Fortaleza de la evidencia: Preliminar: solo modelos animales. No se encontraron ensayos clínicos en humanos en la literatura disponible.

5.4 Colesterol y metabolismo lipídico

Evidencia preclínica y genómica: P. pentosaceus se caracteriza por sus capacidades probióticas, incluida la reducción de los niveles de colesterol. La cepa ENM104, por ejemplo, es conocida por sus efectos inhibitorios contra bacterias patógenas y su notable potencial probiótico, que incluye la inducción de reducciones significativas en los niveles de colesterol. Estudios previos han proporcionado evidencia que demuestra la eficacia de P. pentosaceus en la regulación de trastornos asociados con el metabolismo lipídico. En ensayos clínicos en humanos, P. pentosaceus LP28 mostró significancia antiobesidad al reducir los niveles de colesterol total (CT), triglicéridos (TG) y LDL-C.

Fortaleza de la evidencia: El efecto de reducción del colesterol en humanos está documentado en el mismo ECA único con LP28 descrito anteriormente en la sección de obesidad. La evidencia mecanicista independiente proveniente de modelos animales respalda su plausibilidad, pero la evidencia clínica sigue siendo limitada.

5.5 Modulación de la microbiota intestinal y resistencia a patógenos entéricos

Evidencia preclínica: La investigación en un modelo de pez cebra encontró que la administración de una cepa de P. pentosaceus (YC) durante 3 o 4 semanas aumentó la resistencia contra Aeromonas hydrophila, mientras que el tratamiento de 1 o 2 semanas no lo hizo. El tratamiento más prolongado aumentó significativamente la abundancia de bacterias productoras de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y elevó la expresión génica de nlrp3. La administración oral de P. pentosaceus LI05 durante 14 días mejoró la tasa de supervivencia de ratones infectados con C. difficile al aumentar la abundancia de taxones microbianos beneficiosos y limitar los patógenos oportunistas en el intestino.

Fortaleza de la evidencia: Solo preclínica (modelos animales e in vitro). No se identificaron ECA en sujetos humanos para la resistencia a patógenos entéricos.

5.6 Modulación inmunitaria

Evidencia preclínica: En un modelo murino de infección por influenza, la administración oral de P. pentosaceus MIANGUAN2 mejoró significativamente la pérdida de peso, el índice pulmonar y la patología pulmonar, y disminuyó la carga viral pulmonar. Además, los ratones tratados mostraron niveles significativamente más bajos de las citocinas proinflamatorias TNF-α, IL-1β, IFN-γ e IL-12p70, y una mayor producción de IL-4 en el pulmón. El análisis del transcriptoma indicó que los ratones tratados tenían una expresión reducida de marcadores de inflamación, incluidos TNF, apoptosis y la vía NF-κB.

Los efectos beneficiosos para la salud se han asociado con la estimulación de macrófagos y del sistema inmunitario, la actividad antiinflamatoria, la actividad anticancerígena, el tratamiento de los cólicos infantiles y la enfermedad del hígado graso en estudios preclínicos.

Fortaleza de la evidencia: Preclínica (modelos animales). No se identificaron ensayos controlados en humanos sobre resultados inmunitarios.

5.7 Investigación neurológica y del eje intestino-cerebro

Evidencia preclínica: Se estudió el efecto antioxidante y el mecanismo de P. pentosaceus en la enfermedad de Parkinson (EP) mediante la regulación del eje intestino-cerebro. En este estudio, se inyectó MPTP por vía intraperitoneal a ratones macho C57BL/6J para establecer un modelo de EP, y se los trató con P. pentosaceus durante 4 semanas. El tratamiento mejoró el estrés oxidativo inducido por MPTP y se asoció con cambios en la degeneración de las neuronas dopaminérgicas, la acumulación de α-sinucleína y la expresión de proteínas de la vía Nrf2. Este cuerpo de trabajo se limita exclusivamente a modelos animales.

Fortaleza de la evidencia: Muy preliminar: solo modelo animal. No se identificaron ensayos neurológicos en humanos.

5.8 Lesión intestinal asociada a la quimioterapia

Evidencia preclínica: P. pentosaceus presenta una serie de propiedades probióticas que incluyen efectos antioxidantes, inmunitarios y de reducción del colesterol. Se han realizado en modelos animales estudios sobre el efecto protector de P. pentosaceus frente a la mucositis intestinal inducida por quimioterapia causada por el 5-fluorouracilo (5-FU).

Fortaleza de la evidencia: Solo preclínica.

5.9 Actividad antimicrobiana en sistemas alimentarios

Pediococcus pentosaceus LBM 18 se ha estudiado como productora de una sustancia inhibitoria similar a bacteriocina (BLIS) con actividad antibacteriana y antifúngica. La BLIS inhibió el crecimiento de bacterias de deterioro alimentario pertenecientes a los géneros Lactobacillus, Enterococcus y Listeria con mayor actividad que la nisaplina comercial utilizada como control. Generó halos de inhibición con diámetros de 9,70 a 20,00 mm. También suprimió eficazmente el crecimiento de hongos aislados de ensilaje de granos de maíz durante hasta 25 días y afectó la morfología de las colonias, probablemente al afectar las membranas fúngicas. Estos resultados indican que la BLIS de P. pentosaceus puede ser una alternativa prometedora a las sustancias antibacterianas y antifúngicas convencionales, con posibles aplicaciones en la agricultura y la industria alimentaria como agente de biocontrol natural.

Por separado, ensayos in vitro realizados con sobrenadantes libres de células de P. pentosaceus ENM104 revelaron actividad antibacteriana contra bacterias resistentes a carbapenémicos, incluidas Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae y Acinetobacter baumannii, con zonas de inhibición que aumentaban progresivamente con el tiempo.

6. Sistemas corporales y áreas de salud asociadas con Pediococcus pentosaceus

• Sistema gastrointestinal: P. pentosaceus, como flora normal en la microbiota intestinal, desempeña un papel en la antioxidación, la reducción del colesterol, la regulación inmunitaria y el tratamiento del cáncer.
• Sistema hepático: Evidencia preclínica de protección contra la enfermedad hepática alcohólica y restauración de la integridad del eje intestino-hígado.
• Sistema cardiovascular/metabólico: Reducción del colesterol mediante la actividad de la hidrolasa de sales biliares; reducción documentada de LDL-C y triglicéridos en un ECA en humanos.
• Sistema inmunitario: Modulación de las respuestas inmunitarias innata y adaptativa, incluida la regulación de citocinas y la activación de macrófagos, documentada en estudios animales e in vitro.
• Sistema nervioso central (eje intestino-cerebro): Producción de GABA y modulación de la vía Nrf2 en modelos preclínicos; evidencia enteramente a nivel animal.
• Sistema respiratorio: Evidencia del eje intestino-pulmón proveniente de modelos animales de influenza.

7. Formas de dosificación y dosis reportadas en estudios

P. pentosaceus se administra en diversas formas. Se han reportado específicamente las siguientes dosis en fuentes revisadas por pares:

• ECA en humanos (LP28, obesidad): a 62 sujetos (IMC de 25–30 kg/m²) se les administró LP28 vivo, LP28 inactivado por calor o polvo placebo por vía oral una vez al día durante 12 semanas. La forma que alcanzó significancia estadística fue la preparación inactivada por calor.
• Aditivo para ensilaje/alimentación animal: P. pentosaceus, como aditivo tecnológico, está destinado a usarse a una dosis mínima propuesta de 1 × 10⁸ unidades formadoras de colonias (UFC)/kg de material fresco en aplicaciones de ensilaje.
• Aditivo para alimentación animal evaluado por la EFSA (NCIMB 12674): Concentración mínima propuesta de 1 × 10⁹ UFC/kg de material vegetal fresco.
• Modelo preclínico de colitis (LI05): A los ratones se les administró P. pentosaceus LI05 una vez al día por sonda oral durante 14 días.
• Modelo preclínico de resistencia a patógenos: Se requirió una administración de 3 a 4 semanas de una cepa de P. pentosaceus para aumentar la resistencia contra Aeromonas hydrophila; el tratamiento de 1 o 2 semanas no logró este efecto.

No se han establecido recomendaciones de dosificación clínica estandarizadas para humanos de P. pentosaceus como suplemento dietético por parte de ninguna autoridad regulatoria, según las fuentes revisadas.

8. Consideraciones de seguridad

8.1 Estatus regulatorio

P. pentosaceus cuenta con el estatus GRAS otorgado por la FDA de los Estados Unidos, lo que respalda su uso generalizado en la industria de fermentación de alimentos. La EFSA considera que la especie P. pentosaceus es apta para el enfoque de Presunción Cualificada de Seguridad (QPS) para la evaluación de la seguridad, y no requiere una demostración específica de seguridad más allá de la ausencia de resistencia a antibióticos de importancia humana y veterinaria. Para cada cepa de P. pentosaceus que solicita el estatus QPS, la EFSA publica un informe científico. En estos informes se verifica la identificación de la cepa junto con la ausencia de resistencia a antibióticos, y también se realizan otros experimentos específicos de eficacia y efectos alergénicos derivados de su uso.

8.2 Resistencia a antibióticos

La resistencia a antibióticos es un criterio de seguridad central evaluado por la EFSA para cualquier cepa de P. pentosaceus destinada a la adición deliberada a la cadena alimentaria o de piensos. Se encontró que una cepa de P. pentosaceus evaluada por la EFSA (NCIMB 30044) era resistente a la tetraciclina por un mecanismo no identificado, y por lo tanto puede representar un riesgo para la propagación de genes que codifican resistencia a un antibiótico de importancia humana y veterinaria. Debido a esto, el aditivo que contiene esta cepa en particular no se consideró seguro.

En contraste, cuando el análisis genómico no identifica genes de resistencia adquirida, la EFSA ha llegado a conclusiones diferentes: se estableció la identidad de la cepa NCIMB 12674 y no se detectaron genes de resistencia antimicrobiana adquirida; por lo tanto, el Panel FEEDAP concluyó que el uso de la cepa como aditivo para ensilaje se considera seguro para todas las especies animales, para los consumidores de productos de animales alimentados con el ensilaje tratado, y para el medio ambiente. Aunque esa cepa era fenotípicamente resistente a la tetraciclina, dado que no se encontraron genes de resistencia antimicrobiana adquirida en la secuenciación del genoma completo, esta resistencia no genera preocupaciones de seguridad.

En la lucha contra la propagación de la resistencia a antibióticos, las autoridades exigen que las cepas "añadidas intencionalmente a la cadena alimentaria" sean sometidas a pruebas de susceptibilidad antibiótica. Esto se aplica a las cepas utilizadas en cultivos iniciadores o adjuntos para la producción de alimentos fermentados, como muchas cepas de Pediococcus pentosaceus. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria recomienda someter a las cepas a pruebas de susceptibilidad antibiótica basadas tanto en enfoques genómicos como fenotípicos.

Se ha observado que las especies de Pediococcus son intrínsecamente resistentes a numerosos grupos de antibióticos, entre ellos los β-lactámicos, las cefalosporinas, los aminoglucósidos, los glicopéptidos, la estreptomicina, la kanamicina, las tetraciclinas y las sulfamidas. La resistencia a antibióticos como tal no constituye un problema de seguridad, pero se convierte en un peligro grave cuando la resistencia es transferible.

8.3 Seguridad ocupacional y en la manipulación

En cuanto a la seguridad de los usuarios en la manipulación ocupacional, la exposición por inhalación y por vía dérmica se considera un riesgo. No se pueden extraer conclusiones sobre el potencial de irritación ocular de ciertas preparaciones. Esto se aplica principalmente a la manipulación a escala industrial de preparaciones liofilizadas concentradas, y no al uso típico de probióticos por parte de los consumidores.

8.4 Virulencia y patogenicidad

No se conocen enfermedades causadas por Pediococcus pentosaceus en circunstancias normales. Los datos de secuenciación del genoma completo de cepas caracterizadas, al ser buscados en busca de toxinas y factores de virulencia conocidos mediante VirulenceFinder, no arrojaron ninguna coincidencia.

Sin embargo, existen casos raros documentados de infección oportunista en el género Pediococcus en un sentido más amplio. Cuando se aplica al cuerpo humano, P. pentosaceus también puede ser perjudicial para la salud si no se encuentra en el lugar correcto. La investigación ha encontrado que P. pentosaceus produjo una inflamación abrupta en el uso clínico, similar a la de Saccharopolyspora rectivirgula. Estos eventos son raros y se documentan predominantemente en pacientes severamente inmunocomprometidos.

8.5 Especificidad de cepa y ausencia de conclusiones universales

Una consideración crítica de seguridad y eficacia es que P. pentosaceus no es un único organismo, sino una especie diversa que comprende muchas cepas con propiedades diferentes. Seleccionar la cepa más prometedora de P. pentosaceus es una tarea importante, al igual que la preparación de formulaciones bacterianas completas y la evaluación sistemática e integral de las características y desventajas de cepas específicas. Las conclusiones de seguridad obtenidas para una cepa no pueden aplicarse automáticamente a otra, y la EFSA evalúa cada cepa de forma individual.

9. Estado actual de la investigación y limitaciones

Los estudios actuales sobre P. pentosaceus aún no son completos en su caracterización. El organismo desempeña un papel en la antioxidación, la reducción del colesterol, la regulación inmunitaria y el tratamiento del cáncer como componente de la flora normal de la microbiota intestinal. Sus notables capacidades de reducción del colesterol, producción de GABA y actividad antimicrobiana sugieren aplicaciones prometedoras en las industrias farmacéutica y alimentaria. La investigación futura debería centrarse en explorar más a fondo estas propiedades funcionales y en evaluar la eficacia de la cepa en entornos clínicos.

La base general de evidencia sobre P. pentosaceus como suplemento dietético humano o agente probiótico clínico es en gran medida preclínica. Con la excepción de un único ECA pequeño vinculado a la industria sobre el LP28 inactivado por calor para parámetros relacionados con la obesidad, no existen ensayos en humanos de gran escala, controlados con placebo y replicados de manera independiente para ninguna de las afirmaciones de salud atribuidas a este organismo. La mayoría de los datos mecanicistas y de eficacia provienen de estudios de cultivo celular in vitro y de modelos animales en roedores o peces cebra, que pueden no traducirse directamente a resultados de salud humana. La especie muestra una variabilidad genómica y funcional sustancial entre cepas, lo que significa que los hallazgos de una cepa no pueden generalizarse a la especie en su conjunto.

Referencias

• Pediococcus pentosaceus PP34 Ameliorates 5-Fluorouracil-Induced Intestinal Mucositis via Inhibiting Oxidative Stress and Restoring the Gut Microbiota — PubMed
• Assessment of the in-vitro probiotic efficacy and safety of Pediococcus pentosaceus L1 and Streptococcus thermophilus L3 isolated from Laban — PubMed
• Probiotic Pediococcus pentosaceus ameliorates MPTP-induced oxidative stress via regulating the gut microbiota-gut-brain axis — PubMed
• Pediococcus pentosaceus MIANGUAN2 Alleviates Influenza Virus Infection by Modulating Gut Microbiota and Enhancing Short-Chain Fatty Acid Production — PMC
• Genomic Insights into Pediococcus pentosaceus ENM104: A Probiotic with Potential Antimicrobial and Cholesterol-Reducing Properties — PMC
• Potential Probiotic Pediococcus pentosaceus M41 Modulates Its Proteome Differentially for Tolerances Against Heat, Cold, Acid, and Bile Stresses — PMC
• Pediococcus pentosaceus, a future additive or probiotic candidate — Microbial Cell Factories / PMC
• Whole-genome analysis suggesting probiotic potential and safety properties of Pediococcus pentosaceus DSPZPP1 — Frontiers in Microbiology
• Pediococcus pentosaceus: Screening and Application as Probiotics in Food Processing — Frontiers in Microbiology
• Pediococcus pentosaceus, a future additive or probiotic candidate — Microbial Cell Factories, Springer Nature
• Comparative Genomics of Pediococcus pentosaceus Isolated From Different Niches Reveals Genetic Diversity in Carbohydrate Metabolism and Immune System — PMC
• A non-pediocin low molecular weight antimicrobial peptide produced by Pediococcus pentosaceus strain IE-3 — PMC
• Antibacterial and antifungal activity of crude and freeze-dried bacteriocin-like inhibitory substance produced by Pediococcus pentosaceus — PMC / Scientific Reports
• Antiobesity effect of Pediococcus pentosaceus LP28 on overweight subjects: a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial — PubMed (European Journal of Clinical Nutrition, 2016)
• Antiobesity effect of Pediococcus pentosaceus LP28 on overweight subjects — European Journal of Clinical Nutrition, Nature
• NCT01685944: Anti-Obesity Effect of Pediococcus Pentosaceus LP28 — ClinicalTrials.gov
• The Obesity and Fatty Liver Are Reduced by Plant-Derived Pediococcus pentosaceus LP28 in High Fat Diet-Induced Obese Mice — PLOS ONE
• Pediococcus pentosaceus CECT 8330 protects DSS-induced colitis and regulates the intestinal microbiota and immune responses in mice — PMC
• Pediococcus pentosaceus LI05 alleviates DSS-induced colitis by modulating immunological profiles, the gut microbiota and short-chain fatty acid levels in a mouse model — PMC
• Anti-Colitic Effect of an Exopolysaccharide Fraction from Pediococcus pentosaceus KFT-18 on Dextran Sulfate Sodium-Induced Colitis — PMC
• New strain of Pediococcus pentosaceus alleviates ethanol-induced liver injury by modulating the gut microbiota and short-chain fatty acid metabolism — PMC
• Pediococcus pentosaceus Enhances Host Resistance Against Pathogen by Increasing IL-1β Production — PMC
• Pediococcus pentosaceus (NCIMB 30044) for all species — EFSA Journal
• Safety and efficacy of Pediococcus pentosaceus DSM 32291 as a silage additive for all animal species — EFSA Journal
• Safety and efficacy of a feed additive consisting of Pediococcus pentosaceus NCIMB 12674 for all animal species — EFSA / PMC
• Safety and efficacy of a feed additive consisting of Pediococcus pentosaceus IMI 507024 for all animal species — EFSA / PMC
• Complete Genome Sequence of Pediococcus pentosaceus Strain wikim 20, Isolated from Korean Kimchi — PMC
• Complete Genome Sequence of Pediococcus pentosaceus Strain SL4 — PMC
• Beneficial features of pediococcus: from starter cultures and inhibitory activities to probiotic benefits — PMC
• Probiotic Properties of Pediococcus pentosaceus JBCC 106 and Its Lactic Acid Fermentation on Broccoli Juice — PMC
• Mechanism of Pediococcus pentosaceus PP04 in alleviating high-fat diet caused hyperlipidemia via modulation of intestinal flora and metabolites — Food Science and Human Wellness
• Pediococcus pentosaceus PR-1 modulates high-fat-diet-induced alterations in gut microbiota, inflammation, and lipid metabolism in zebrafish — Frontiers in Nutrition
• Assessing the Probiotic Effects of Pediococcus pentosaceus CACC616 in Weaned Piglets — PMC
• Pediococcus pentosaceus — MicrobeWiki, Kenyon College
• Pediococcus pentosaceus — ScienceDirect Topics Overview
• Comparative Analyses of Pediococcus pentosaceus Strains Isolated from Milk Cattle Reveal New Insights for Screening Food-Protective Cultures — PMC