Lactococcus lactis: Una Referencia Integral
1. Identidad: Taxonomía, Caracterización Química y Fuentes Naturales
1.1 Nomenclatura y Clasificación Taxonómica
Lactococcus lactis es una bacteria gram-positiva utilizada extensamente en la producción de leche cultivada (buttermilk) y queso, y también se ha hecho famosa por ser el primer organismo genéticamente modificado en usarse vivo para el tratamiento de enfermedades humanas. El género Lactococcus fue propuesto por Schleifer y colaboradores en 1985 para reclasificar algunas especies de los géneros Streptococcus (estreptococos lácticos del grupo N de Lancefield) y Lactobacillus. Antes de esta reclasificación, el organismo se conocía históricamente como Streptococcus lactis. En 1873, Joseph Lister logró el primer aislamiento en cultivo puro de una bacteria fermentadora de la leche a partir de leche agriada, denominándola Bacterium lactis y demostrando su causación específica de la fermentación del ácido láctico, marcando un hito en la bacteriología como uno de los primeros usos de una bacteria como organismo modelo. Para 1919, Sigurd Orla-Jensen la reclasificó como Streptococcus lactis en su libro The Lactic Acid Bacteria, basándose en su morfología formadora de cadenas, similar a la de los estreptococos, y en la producción de ácido láctico a partir de carbohidratos, integrándola en la taxonomía emergente de las bacterias del ácido láctico.
A partir de 2021, Lactococcus lactis se clasifica en dos subespecies: L. lactis subsp. lactis y L. lactis subsp. hordniae. Los cultivos lactocócicos que se encuentran en fermentaciones lácteas se clasifican como subespecie cremoris, lactis, y lactis biovar diacetylactis. Dentro de la subsp. lactis, las variantes citrato-positivas conocidas como biovar diacetylactis se distinguen por su capacidad de fermentar el citrato, lo que conduce a la producción de diacetilo, un compuesto aromático clave responsable de los sabores mantecosos en los productos lácteos fermentados. Cabe señalar que la antigua subespecie cremoris, utilizada durante mucho tiempo en la literatura científica, ha sido elevada en revisiones taxonómicas recientes al rango de especie como Lactococcus cremoris, aunque muchos estudios publicados aún se refieren a ella bajo la denominación anterior de L. lactis subsp. cremoris.
1.2 Características Morfológicas y Fisiológicas
Las células de L. lactis son cocos que se agrupan en pares y cadenas cortas y, dependiendo de las condiciones de crecimiento, aparecen ovoides con una longitud típica de 0.5–1.5 μm. L. lactis no produce esporas (no esporulante) y no es móvil (no motil). Tiene un metabolismo homofermentativo, lo que significa que produce ácido láctico a partir de azúcares. También se ha reportado que produce exclusivamente ácido L-(+)-láctico; sin embargo, se ha reportado la producción de ácido D-(−)-láctico cuando se cultiva a pH bajo. Los lactococos son gram-positivos, catalasa-negativos, anaerobios facultativos, no motiles y no formadores de esporas.
Fenotípicamente, se clasifica como una bacteria intestinal gram-positiva, esférica, homoláctica, no esporulante y anaerobia facultativa, con cientos de cepas y biovariantes publicadas hasta la fecha. Las características clave y deseables de este organismo incluyen su estatus de generalmente reconocido como seguro (GRAS, por sus siglas en inglés), sus propiedades probióticas, la ausencia de cuerpos de inclusión y endotoxinas, la tecnología de despliegue en superficie y secreción extracelular, y una selección diversa de vectores de clonación y expresión inducible. Varios factores, incluyendo su genoma pequeño completamente secuenciado (2.3 Mpb) y el desarrollo de herramientas de ingeniería genética compatibles y exitosas, como sistemas de clonación y expresión con opciones personalizables, lo han convertido en un modelo deseable.
1.3 Fuentes Naturales y Orígenes Ambientales
Lactococcus lactis proviene principalmente de vegetales frescos, frutas, e incluso raíces o cereales, pero también puede provenir de la piel animal. Como tal, se puede encontrar frecuentemente como cultivo iniciador natural en muchos productos alimenticios fermentados. Es un organismo de importancia económica sustancial, utilizado extensamente en la producción de alimentos fermentados, y se considera ampliamente que evolucionó a partir de cepas vegetales. La domesticación de este organismo hacia el entorno lácteo está asociada con la reducción del genoma y la degradación génica, así como con la adquisición de genes específicos involucrados en la utilización de proteínas y lactosa mediante transferencia horizontal de genes.
Las cepas que se aíslan de leche cruda o incluso de entornos no lácteos se conocen como lactococos "silvestres". Según estudios, los lactococos silvestres aislados de fuentes lácteas y no lácteas pueden producir sabores particulares que difieren de los de las cepas industriales. Muchos trabajos de investigación reportan que la población de Lc. lactis representa una parte de la población de bacterias del ácido láctico involucrada en la elaboración de productos alimenticios derivados de la yuca en África, como los almidones agrios.
L. lactis es el principal constituyente de los sistemas de cultivo iniciador lácteo utilizados en todo el mundo para la producción de numerosos productos lácteos fermentados, incluyendo quesos de origen tanto artesanal como comercial, y leches fermentadas como el buttermilk y la crema agria. Se estima que, a través del consumo de productos lácteos fermentados, los seres humanos ingieren hasta 1018 células lactocócicas por año.
1.4 Formas y Preparaciones Comunes
L. lactis se encuentra en varias formas distintas dependiendo de la aplicación prevista:
- Preparaciones probióticas vivas/viables: Los suplementos dietéticos utilizados en estudios clínicos han incluido cápsulas duras que contienen L. cremoris FC. Estas están formuladas para mantener la viabilidad bacteriana a través del tracto gastrointestinal.
- Preparaciones posbióticas / inactivadas por calor: Ciertas cepas se utilizan en preparaciones posbióticas, incluyendo formas tratadas con calor o inactivadas que conservan componentes celulares biológicamente activos. A diferencia de los probióticos vivos, las preparaciones posbióticas de Lactococcus lactis contienen células bacterianas no viables o sus metabolitos. Estos componentes, como peptidoglicanos, ácidos lipoteicoicos y otros fragmentos de la pared celular, pueden interactuar con receptores de reconocimiento de patrones en el intestino, incluyendo los receptores tipo Toll.
- Alimentos lácteos fermentados: L. lactis subsp. lactis (anteriormente Streptococcus lactis) se utiliza en las primeras etapas de la producción de muchos quesos, incluyendo brie, camembert, cheddar, colby, gruyère, parmesano y roquefort.
- Cepas terapéuticas modificadas genéticamente: El uso de Lactococcus lactis en aplicaciones biomédicas novedosas es un área de interés en rápida evolución. Muy distinto de su uso tradicional en la industria láctea, L. lactis ha surgido como un potencial vector de entrega para diversos antígenos, así como proteínas terapéuticas e inmunomoduladoras.
- Formas inmovilizadas / en matriz alimentaria: Investigaciones han evaluado L. cremoris inmovilizado sobre copos de avena como un sistema de entrega de productos probióticos no lácteos, y el consumo durante doce semanas de Lactococcus cremoris spp. inmovilizado sobre copos de avena resultó en mejoras en biomarcadores inflamatorios, metabólicos y relacionados con el estrés, aunque se necesita más investigación para confirmar su eficacia y aclarar sus mecanismos subyacentes.
2. Uso Tradicional e Histórico
Aunque Lactococcus lactis no fue aislado y nombrado hasta finales del siglo XIX y principios del XX, su presencia en los productos lácteos fermentados es antigua. Las prácticas tradicionales de elaboración de queso en Europa y partes de Asia dependían de la fermentación espontánea impulsada por bacterias del ácido láctico presentes naturalmente en la leche cruda. L. lactis se cultivaba sin saberlo en estos procesos, especialmente en quesos frescos y blandos como el Neufchâtel, el cheddar y el queso campesino, donde iniciaba la acidificación y daba forma al sabor y la textura.
Durante milenios, estos alimentos fermentados no fueron solo alimentos básicos, sino también valorados como promotores de la salud. La leche agria y los productos lácteos cultivados se utilizaban en la medicina popular para apoyar la digestión, aliviar problemas gastrointestinales y fortalecer la inmunidad. En las tradiciones ayurvédica y grecorromana, la leche fermentada se consideraba una sustancia nutritiva y terapéutica, que se administraba con frecuencia a niños, ancianos y enfermos.
Durante mucho tiempo, L. lactis se ha utilizado en la fermentación de la leche, tanto en aplicaciones industriales bien gestionadas como en operaciones tradicionales a pequeña escala. Se han aislado cepas de una variedad de alimentos fermentados tradicionalmente, específicamente de shubat, yogures, pastel lácteo, papilla ácida, crema agria, koumiss, pastel de leche seca, leche, queso, yogur de cabra, leche de cabra, suero ácido de fan, y jiaoke, abarcando regiones geográficamente diversas.
Otros usos que se han reportado para esta bacteria incluyen la producción de vegetales encurtidos, cerveza o vino, algunos panes, y otros productos alimenticios fermentados como el kéfir de leche de soya, el buttermilk, y otros.
La cepa designada Lactococcus lactis subsp. cremoris (ahora L. cremoris) FC es una bacteria del ácido láctico que fue originalmente aislada de una leche fermentada de la región montañosa del Cáucaso. Esta región geográfica, que abarca partes de lo que hoy son Rusia, Georgia y países vecinos, tiene tradiciones de larga data de consumo de lácteos fermentados asociadas con supuestos beneficios de longevidad y salud.
Es importante destacar que, a lo largo de esta historia, los organismos ahora identificados como L. lactis no fueron reconocidos como entidades microbiológicas discretas por las culturas que los utilizaban. Las reputaciones promotoras de la salud de las leches y quesos fermentados se atribuían a los alimentos en sí, no a cepas bacterianas específicas. La identificación y caracterización científica de L. lactis como el principal agente activo en estas fermentaciones es un producto de la microbiología moderna.
3. Componentes Clave y Mecanismos de Acción
3.1 Producción de Ácido Láctico
Cuando se agrega L. lactis subsp. lactis a la leche, la bacteria utiliza enzimas para producir moléculas de energía (ATP) a partir de la lactosa. El subproducto de la producción de energía del ATP es el ácido láctico. El ácido láctico producido por la bacteria cuaja la leche, la cual luego se separa para formar el cuajo utilizado en la producción de queso. La capacidad de producir ácido láctico es una de las razones por las que L. lactis es uno de los microorganismos más importantes de la industria láctea. Esta producción homofermentativa de ácido también subyace en la conservación de alimentos al reducir el pH e inhibir microorganismos competidores.
3.2 Bacteriocinas: Nisina y Péptidos Antimicrobianos Relacionados
Uno de los compuestos activos más estudiados científicamente producidos por las cepas de L. lactis es la nisina, un péptido antimicrobiano sintetizado ribosómicamente. La nisina es un péptido antimicrobiano que pertenece a la clase de bacteriocinas de tipo lantibiótico (Clase I) y se ha empleado como conservante alimentario en más de 50 países. Es producida únicamente por ciertas cepas de Lactococcus lactis, bacterias extensamente caracterizadas utilizadas en la producción de muchos alimentos fermentados. Tiene un espectro antimicrobiano relativamente amplio y puede inhibir la proliferación de la mayoría de las bacterias gram-positivas. La nisina es termoestable y activa a pH bajo, lo que la convierte en una buena candidata como conservante alimentario natural.
Los lantibióticos, incluida la nisina, pueden tener múltiples mecanismos de acción facilitados mediante la unión a la lípido II y su inserción en las membranas bacterianas. Si bien la nisina A fue descubierta por primera vez en 1928 en cultivos de leche en fermentación, los lantibióticos se caracterizan por la presencia de residuos de aminoácidos inusuales, incluidas las lantioninas que dan nombre a estos péptidos. Los lantibióticos, incluida la nisina, pueden tener múltiples mecanismos de acción facilitados mediante la unión a la lípido II y su inserción en las membranas bacterianas.
Más allá de la nisina, las cepas de L. lactis producen bacteriocinas adicionales. Se ha reportado que un número creciente de bacteriocinas, péptidos antimicrobianos sintetizados por bacterias, incluyendo los lantibióticos lactocócicos nisina y lacticina 3147 y la bacteriocina no lantibiótica lactococcina 972 (Lcn972), inhiben la biosíntesis de la pared celular al unirse al precursor de la pared celular lípido II. La lactococcina B (LcnB) representa otra clase: la LcnB purificada tiene un efecto bactericida sobre las células sensibles de L. lactis al disipar la fuerza motriz de protones y causar fuga de sustratos intracelulares. La actividad de LcnB depende del estado reducido del residuo Cys-24. Los estudios de captación y eflujo de diferentes solutos sugieren que la LcnB forma poros en la membrana citoplasmática de las células sensibles de L. lactis en ausencia de una fuerza motriz de protones.
3.3 Componentes de la Pared Celular y Constituyentes Inmunomoduladores
Los componentes de la pared celular, como los peptidoglicanos, los ácidos lipoteicoicos y otros fragmentos de la pared celular, pueden interactuar con receptores de reconocimiento de patrones en el intestino, incluyendo los receptores tipo Toll. Mediante esta interacción, pueden ayudar a apoyar las vías normales de señalización inmune y el equilibrio inmune de la mucosa. Algunas investigaciones sugieren que cepas específicas pueden influir en las células dendríticas plasmacitoides, que desempeñan un papel en la defensa antiviral y la producción de interferones.
3.4 Exopolisacáridos y Productos Metabólicos
Muchos rasgos en los lactococos que hacen que estos microorganismos sean adecuados para las fermentaciones lácteas están codificados en plásmidos. De hecho, rasgos como la utilización de lactosa, la degradación de la caseína, la resistencia a bacteriófagos, la producción de bacteriocinas y la producción de exopolisacáridos se han asociado con ADN plasmídico extracromosómico. Las bacterias del ácido láctico se han asociado con una variedad de productos, incluyendo ácidos grasos de cadena corta, aminas, bacteriocinas, vitaminas y exopolisacáridos durante el metabolismo. Estos productos metabólicos contribuyen colectivamente a las actividades biológicas atribuidas a L. lactis en el entorno intestinal.
3.5 Entrega de Citocinas Antiinflamatorias (Cepas Modificadas Genéticamente)
La interleucina-10 (IL-10) es una de las citocinas antiinflamatorias más importantes involucradas en el sistema inmune intestinal, y debido a su actividad inmunosupresora y a su papel central en la regulación negativa de las cascadas inflamatorias, se presenta como un buen candidato terapéutico contra la EII (enfermedad inflamatoria intestinal). Se han construido cepas de L. lactis modificadas genéticamente para secretar IL-10 humana directamente en la mucosa intestinal. Esta es una aplicación en etapa de investigación y distinta del uso probiótico o alimentario convencional.
4. Evidencia Científica por Área de Uso
4.1 Salud Gastrointestinal y Estreñimiento
La evidencia clínica humana más sólida para L. lactis (específicamente la cepa cremoris FC) como suplemento dietético se refiere a sus efectos sobre la frecuencia de defecación. Investigadores reportaron previamente los efectos probióticos de la leche fermentada elaborada con L. cremoris FC sobre la defecación y la microflora intestinal en adultos sanos, basándose en un estudio doble ciego controlado con placebo, y detectaron L. cremoris FC en las heces de los sujetos hasta dos semanas después de la administración, lo que sugiere que la bacteria puede llegar a los intestinos en forma viable. Además, se reportó que cápsulas duras que contienen L. cremoris FC afectan la defecación y la microflora intestinal en adultos sanos, basándose en un estudio doble ciego controlado con placebo.
Un estudio posterior de escalada de dosis abordó la dosis efectiva: se reclutaron veintisiete sujetos, quienes ingirieron consecutivamente un placebo y dos niveles de dosis de L. cremoris FC (nivel de dosis 1, 1 × 107 UFC; nivel de dosis 2, 2 × 107 UFC) en cápsulas diariamente durante dos semanas. La frecuencia de defecación (veces/semana) aumentó significativamente con el nivel de dosis 2, y el volumen de heces (unidades/semana) aumentó significativamente con el nivel de dosis 1. En general, los resultados demostraron que la ingesta de un suplemento que contiene al menos 1 × 107 UFC de L. cremoris FC mejora la frecuencia de defecación y el volumen de heces. Por lo tanto, L. cremoris FC podría considerarse un probiótico beneficioso para la defecación en adultos sanos.
Un estudio más amplio, doble ciego y controlado con placebo, utilizando formulaciones en polvo liofilizado, extendió estos hallazgos: ochenta y tres participantes fueron aleatorizados en cuatro grupos con diferentes dosis: 50, 75 y 100 mg de FC liofilizado (prueba) o almidón de maíz (placebo). La frecuencia de defecación aumentó significativamente en todos los grupos de prueba en comparación con el grupo placebo. La apariencia y el volumen de las heces mejoraron considerablemente en los grupos administrados con 50 mg y 75 mg de FC. Las abundancias de bacterias totales, Bifidobacterium spp. y el grupo Lactobacillus en las heces mostraron tendencias crecientes en los grupos de prueba. Con respecto a los parámetros inmunológicos, los recuentos de células T vírgenes en sangre fueron significativamente más altos con una dosis de 75 mg de FC en el grupo de prueba que en el grupo placebo. Estos resultados sugieren que la ingesta de FC mejora la defecación y algunos parámetros inmunológicos, especialmente los recuentos de células T vírgenes, en adultos sanos.
Solidez de la evidencia: Moderada. Múltiples ensayos aleatorizados, doble ciego, controlados con placebo, de tamaño pequeño a mediano en adultos sanos, respaldan un efecto consistente sobre la frecuencia de defecación para la cepa específica L. cremoris FC. Los estudios son de corta duración (de dos a doce semanas) y se limitan a sujetos sanos con estreñimiento leve. La generalización a trastornos de estreñimiento clínico no está establecida.
4.2 Modulación Inmune
Lactococcus lactis spp. cremoris se ha asociado con resultados inmunomoduladores prometedores en ensayos preclínicos. El objetivo de un estudio clínico registrado fue investigar los efectos farmacodinámicos (FD) de tres formulaciones microbianas monoclonales de L. lactis spp. cremoris (EDP1066) sobre la respuesta inmune a la hemocianina de lapa californiana (KLH). También se investigaron los efectos potenciales sobre la microbiota intestinal.
Ochenta y un sujetos sanos (edad media de 28 años, rango de 18 a 59 años) fueron aleatorizados a 28 días de cápsulas con recubrimiento entérico en cinco dosis (n = 13) (1.5 × 1012 células totales diarias), polvo liofilizado en una dosis (n = 12) (3.0 × 1011 células totales diarias) o cinco dosis (n = 12), minitabletas en una dosis (n = 12) o cinco dosis (n = 12), o placebo (n = 20), antes de la inmunización con KLH. Aunque los Tregs circulantes como porcentaje de células T CD4+ aumentaron significativamente en los sujetos tratados con la formulación de polvo 5×, en comparación con el placebo, la señal inmunológica general dependió de la formulación, y los criterios de valoración primarios no se cumplieron de manera uniforme en todos los brazos.
En investigación preclínica, investigaciones independientes han demostrado que L. lactis spp. cremoris restauró el deterioro de las células T en ratones envejecidos, y la coadministración de L. lactis spp. cremoris con Lactobacillus paracasei spp. paracasei alivió los síntomas de dermatitis atópica, disminuyó la concentración sérica de IgE y reequilibró la población de células Th1/Th2 en un modelo de ratón de dermatitis atópica.
Solidez de la evidencia: Preliminar a moderada para la inmunomodulación. Existe evidencia humana del ensayo EDP1066, pero los resultados son mixtos entre las formulaciones y no se ha confirmado ningún criterio de valoración clínico definitivo. La evidencia preclínica (animal e in vitro) es más extensa pero no puede extrapolarse directamente a un beneficio en humanos.
4.3 Salud de la Piel y Dermatitis Atópica
Varios estudios clínicos específicos de cepas han examinado L. lactis y sus efectos en la piel. Un estudio aleatorizado, doble ciego, controlado con placebo, registrado en ClinicalTrials.gov (NCT03542994), evaluó EDP1066 —una preparación de L. lactis spp. cremoris— en participantes con psoriasis y dermatitis atópica leve a moderada. Los datos preclínicos de EDP1066, tanto en cultivos de células inmunes in vitro como en modelos murinos de desafío inmunológico y enfermedad in vivo, muestran resultados prometedores; sin embargo, estos datos no están actualmente disponibles en el dominio público. Por separado, un estudio aleatorizado de la cepa T21 de Lactococcus lactis evaluó los efectos sobre la condición de la piel en voluntarios humanos, evaluando criterios de valoración que incluían la pérdida transepidérmica de agua (TEWL, por sus siglas en inglés), el brillo de la piel y el enrojecimiento. El estudio aplicó un diseño de intervención de 8 semanas con instrumentos de puntuación dermatológica validados; sin embargo, los resultados detallados de eficacia no fueron completamente reproducibles a partir de los resúmenes públicos disponibles al momento de escribir esto.
Solidez de la evidencia: Débil a preliminar en humanos. Los modelos animales muestran reducciones en los marcadores de gravedad de la dermatitis atópica y los niveles de IgE, pero el volumen de ensayos controlados aleatorizados publicados y revisados por pares en sujetos humanos con dermatitis atópica atribuibles exclusivamente a las cepas de L. lactis sigue siendo pequeño.
4.4 Enfermedad Inflamatoria Intestinal (EII) — Cepas Modificadas Genéticamente
El uso de bacterias del ácido láctico (BAL) para prevenir y tratar enfermedades de tipo inflamatorio se realizó por primera vez con una cepa recombinante de Lactococcus lactis, la BAL modelo, produciendo y entregando IL-10 in situ, en diferentes modelos de colitis en ratones. La administración mucosa de L. lactis recombinante que secreta IL-10 reduce en un 50% la colitis inducida por la administración de sulfato de dextrano sódico (DSS) en ratones.
Este éxito preclínico condujo a una investigación de Fase I en humanos: pacientes con enfermedad de Crohn fueron tratados con Lactococcus lactis modificado genéticamente (LL-Thy12), en el cual el gen de la timidilato sintasa fue reemplazado por una secuencia sintética que codifica la interleucina-10 humana madura. Se construyó una cepa de L. lactis biológicamente contenida que secreta IL-10 humana, la cual se utilizó en un ensayo clínico de Fase I, abierto. Ese ensayo demostró que tratar a los pacientes con EC (enfermedad de Crohn) con esta cepa es realista y seguro.
El tratamiento sistémico de los pacientes con EC con interleucina-10 (IL-10) carece de eficacia clínica, pero estudios en modelos animales sugieren que la aplicación tópica de IL-10, utilizando bacterias vivas modificadas genéticamente, puede reducir la actividad de la enfermedad. El ensayo de Fase I fue diseñado para evaluar la seguridad y la contención biológica; no estaba dimensionado para demostrar eficacia. Los resultados claramente son prometedores para la aplicación segura de L. lactis vivo modificado genéticamente como una herramienta terapéutica eficaz en seres humanos con inflamación intestinal crónica, pero esta aplicación sigue siendo de carácter experimental y debe entenderse como una categoría distinta de la suplementación probiótica convencional.
Solidez de la evidencia: Preliminar en humanos para la EII. La cepa modificada genéticamente que secreta IL-10 solo se ha estudiado en un ensayo de seguridad de Fase I. Las cepas convencionales (no modificadas) de L. lactis para la EII carecen de evidencia directa y sólida de ensayos controlados aleatorizados en humanos.
4.5 Modulación de la Microbiota Intestinal
Se sabe relativamente poco sobre la actividad probiótica de los lactococos, ya que tradicionalmente no se les ha considerado habitantes naturales del tracto gastrointestinal humano. Sin embargo, varios estudios han demostrado la posibilidad de que los lactococos residan en el tracto gastrointestinal humano o animal, y Lactococcus lactis ha sido aislado del tracto intestinal humano. En el estudio de suplementación doble ciego controlado con placebo utilizando FC liofilizado en dosis de 50–100 mg, las abundancias de bacterias totales, Bifidobacterium spp. y el grupo Lactobacillus en las heces mostraron tendencias crecientes en los grupos de prueba. En un ensayo clínico reciente, se encontró que el consumo de un suplemento que contiene L. cremoris mejora no solo la frecuencia de las evacuaciones intestinales y la composición de la microbiota intestinal, sino también varios parámetros inmunológicos.
Solidez de la evidencia: Preliminar. Se han documentado cambios en la composición de la microbiota en pequeños ensayos en humanos, pero la magnitud, la consistencia y la importancia clínica de estos cambios no están bien establecidas.
4.6 Actividad Antiinfecciosa / Antimicrobiana (Mediada por Bacteriocinas)
Esta área se refiere a la capacidad de las bacteriocinas producidas por L. lactis, particularmente la nisina, para inhibir microorganismos patógenos. El sobrenadante libre de células de Lactococcus lactis A5 mostró actividades inhibitorias tanto contra patógenos gram-positivos (Bacillus cereus y Staphylococcus aureus) como contra patógenos gram-negativos (Salmonella typhimurium). La nisina es predominantemente activa contra bacterias gram-positivas, y para actuar contra bacterias gram-negativas como Escherichia coli o especies de Salmonella, debe utilizarse junto con agentes quelantes como el EDTA o tratamientos físicos como calor subletal, choque osmótico y congelación, que dañan la membrana externa de la célula.
Solidez de la evidencia: Bien establecida en contextos in vitro y de ciencia de los alimentos; menos explorada como un beneficio directo para la salud en estudios clínicos de suplementación en humanos. La actividad antimicrobiana de la nisina es la base de su aprobación como conservante alimentario en más de 50 países, pero su utilidad clínica in vivo en humanos como resultado mediado por probióticos no está bien caracterizada.
4.7 Entrega de Vacunas y Antígenos (Cepas Modificadas Genéticamente)
Las bacterias de Lactococcus lactis modificadas genéticamente se han diseñado como una herramienta para entregar proteínas bioactivas a los tejidos mucosos, como medio para ejercer efectos tanto locales como sistémicos. Tienen un excelente perfil de seguridad, resultado de años de consumo humano en la industria alimentaria, así como una falta de toxicidad e inmunogenicidad. Se han desarrollado estrategias de contención para promover una mayor aplicación como terapéuticos clínicos basados en proteínas. Los investigadores han revisado los avances tecnológicos realizados para mejorar el potencial de L. lactis como biofábricas vivas, y han discutido algunos ejemplos de inmunoterapias tolerogénicas mediadas por la entrega de fármacos a través de la mucosa mediante L. lactis. Esta sigue siendo un área de aplicación de investigación y de fase clínica temprana.
5. Sistemas Corporales Asociados con Lactococcus lactis
- Sistema gastrointestinal: Área principal de interacción; producción de ácido láctico, modulación de la microbiota intestinal, efectos sobre la motilidad intestinal y las características de las heces, y (para cepas modificadas genéticamente) regulación inmune de la mucosa en la EII.
- Sistema inmunológico: A través de la interacción con receptores tipo Toll, modulación de células dendríticas, células T reguladoras (Tregs), y perfiles de citocinas incluyendo la IL-10. Los efectos son específicos de cada cepa y se estudian tanto en los compartimentos inmunes innatos como adaptativos.
- Sistema tegumentario (piel): Evidencia preclínica y clínica temprana sobre efectos en marcadores de dermatitis atópica, niveles de IgE y la función de barrera cutánea mediante suplementación oral, mediados a través de mecanismos del eje inmune intestino-piel.
- Sistema inmune de la mucosa: El tejido linfoide asociado al intestino (GALT, por sus siglas en inglés) es el sitio principal de interacción; L. lactis no coloniza el intestino de forma permanente, sino que ejerce efectos inmunológicos transitorios durante su paso.
6. Formas de Dosificación y Dosis Reportadas
Las siguientes dosis se reportan en estudios clínicos revisados por pares. Son específicas de cada cepa y no pueden generalizarse a todas las preparaciones de L. lactis.
- L. cremoris FC en cápsulas duras (estudio de defecación): Veintisiete sujetos ingirieron el nivel de dosis 1 (1 × 107 UFC diarias) o el nivel de dosis 2 (2 × 107 UFC diarias) durante dos semanas. La frecuencia de defecación aumentó significativamente con el nivel de dosis 2, y el volumen de heces aumentó significativamente con el nivel de dosis 1.
- L. cremoris FC en polvo liofilizado (ensayo de estreñimiento/inmune): Ochenta y tres participantes fueron aleatorizados en grupos que recibieron 50, 75 o 100 mg de FC liofilizado o placebo, aumentando significativamente la frecuencia de defecación en todos los grupos de prueba en comparación con el grupo placebo.
- EDP1066 (L. lactis spp. cremoris) en ensayo de modulación inmune: Las formulaciones probadas incluyeron cápsulas con recubrimiento entérico en cinco dosis (1.5 × 1012 células totales diarias), polvo liofilizado en una dosis (3.0 × 1011 células totales diarias) o cinco dosis, y minitabletas en una o cinco dosis, administradas durante 28 días.
- LL-Thy12 modificado genéticamente (ensayo de Fase I para EII): Los pacientes con enfermedad de Crohn recibieron Lactococcus lactis modificado genéticamente (LL-Thy12), una cepa biológicamente contenida que secreta IL-10 humana; los niveles específicos de dosis de este ensayo abierto de Fase I no estaban disponibles en el resumen de acceso público.
No existe una dosis diaria universalmente establecida para L. lactis como suplemento probiótico general; las dosis efectivas parecen ser altamente específicas de cada cepa, y los equivalentes en UFC o masa reportados difieren sustancialmente entre estudios.
7. Perfil de Seguridad, Efectos Adversos e Interacciones Notables
7.1 Estatus Regulatorio de Seguridad
Los miembros del género Lactococcus se clasifican con mayor frecuencia como Generalmente Reconocidos como Seguros (GRAS, por sus siglas en inglés). L. lactis no puede considerarse un patógeno oportunista, ya que solo se han reportado dos casos de endocarditis en la literatura médica durante un período de cincuenta años. De acuerdo con su uso tradicional en alimentos, los miembros de la especie L. lactis han sido incluidos en el "inventario de cultivos microbianos alimentarios" con uso documentado en fermentaciones alimentarias, y se clasifican con mayor frecuencia como Generalmente Reconocidos como Seguros (GRAS) por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés). Además, L. lactis recibió de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA, por sus siglas en inglés) el estatus de Presunción Cualificada de Seguridad (QPS, por sus siglas en inglés), que se otorga a aquellos grupos taxonómicos introducidos deliberadamente en la cadena alimentaria que no plantean problemas de seguridad.
Lactococcus lactis se ha utilizado durante siglos en la fermentación de alimentos, especialmente queso, yogur, chucrut y similares, lo que le confiere su estatus de generalmente reconocido como seguro (GRAS) por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA). Las bacterias de L. lactis han sido ingeridas incluso en dosis altas por niños, adultos, ancianos sanos, así como por personas inmunocomprometidas, sin mostrar problemas que comprometan la salud.
7.2 Infecciones Oportunistas: Reportes de Casos
A pesar de su historial de seguridad generalmente excelente, L. lactis ha sido implicado en raras infecciones oportunistas. Durante las últimas dos décadas, se han reportado varios casos de infecciones causadas por Lactococcus lactis. Este coco gram-positivo se considera no patógeno para los humanos. Sin embargo, en algunos casos raros, puede causar infecciones graves como endocarditis, peritonitis e infecciones intraabdominales.
Lactococcus lactis tiene baja virulencia y se considera no patógeno. Sin embargo, recientemente se ha considerado un microbio patógeno oportunista. Se ha descrito un mecanismo fisiopatológico para explicar la virulencia de este microorganismo en la génesis de la endocarditis infecciosa. De hecho, un estudio realizado en 2016 mostró que Lactococcus lactis expresa la glicoproteína Cnm, que promueve su adhesión al colágeno tipo I y a los tejidos cardíacos (en particular, los tejidos de la válvula aórtica).
L. lactis no se considera un patógeno humano, y las infecciones humanas en personas con inmunosupresión o mecanismos de defensa alterados son infecciones oportunistas. Debido a la rareza de la infección por Lactococcus, la vía de esta infección no está bien demostrada. Las hipótesis sobre la fuente de infección incluyen la exposición por ingestión o contacto con productos lácteos no pasteurizados o leche cruda. Otro mecanismo propuesto es la propagación intraluminal directa desde manos contaminadas.
Datos documentados de sensibilidad antibiótica in vitro de un caso reportado: los resultados del análisis de sensibilidad a fármacos mostraron que L. lactis subespecie lactis era sensible a penicilina, ampicilina, tetraciclina, vancomicina, linezolid y levofloxacino; mientras que era resistente a eritromicina, ceftriaxona y clindamicina; y de sensibilidad intermedia a gentamicina.
7.3 Seguridad de las Cepas Modificadas Genéticamente
El tratamiento de pacientes con una bacteria viva modificada genéticamente plantea preguntas sobre la seguridad de dicha estrategia para los sujetos humanos en sí, así como sobre la contención biológica del transgén. Los ensayos clínicos demostraron que el sistema de contención thyA fue eficaz para restringir la diseminación ambiental, y la evaluación farmacocinética confirmó que se encontró una formulación adecuada para uso humano. El perfil farmacocinético de LL-IL10 también se probó en ratones sanos y con colitis, e incluso en casos de inflamación intestinal grave (y por lo tanto, de permeabilidad intestinal aumentada) no se encontró L. lactis en la circulación.
7.4 Limitaciones Conocidas y Vacíos en la Literatura de Seguridad
Lactococcus lactis es el organismo principal entre las bacterias del ácido láctico (BAL) y es un microorganismo reconocido globalmente como seguro para la regulación del equilibrio microecológico intestinal de los animales y la mejora del desempeño inmunológico del huésped. Se sabe que L. lactis desempeña un papel comercialmente importante en el fortalecimiento de alimentos para animales, la fermentación de la leche y la producción de vacunas, pero L. lactis patógeno se ha aislado de muchos casos clínicos en años recientes, como el cerebro de la carpa plateada con lactococosis, el hígado y el bazo de aves acuáticas enfermas, muestras de leche y materiales de relleno con mastitis bovina, y sangre y orina de pacientes humanos con endocarditis.
Se sabe relativamente poco sobre la actividad probiótica de los lactococos, ya que tradicionalmente no se les ha considerado habitantes naturales del tracto gastrointestinal humano, lo que significa que los efectos de colonización a largo plazo y las interacciones con las comunidades establecidas del microbioma humano están menos caracterizados en comparación con organismos como las especies de Lactobacillus o Bifidobacterium.
Referencias
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