Una página del Biorealismo Microbiano sobre el género Propionibacterium
Clasificación
Taxa de orden superior:
Bacterias; Actinobacteria; Actinobacteria (clase); Actinobacteridae; Actinomycetales; Propionibacterineae; Propionibacteriaceae
Especies:
Propionibacterium acidipropionici; P. acnes; P. australiense; P. avidum; P. cyclohexanicum; P. freudenreichii; P. granulosum; P. jensenii; P. microaerophilum; P. propionicum; P. thoenii; P. sp.
NCBI: Taxonomía Genoma: -Nocardioides sp. JS614 -Propionibacterium acnes KPA171202
Descripción e importancia
Las especies de Propionibacterias pueden encontrarse en todo el cuerpo. Las Propionibacterias generalmente no son patógenas; sin embargo, cuando ciertas especies de Propionibacterias contaminan la sangre y otros fluidos corporales, pueden causar una serie de infecciones incluyendo la enfermedad común de la piel acné vulgaris (causada por P. acnes). Algunas especies de Propionibacterias se encuentran en alimentos como los quesos y otros productos lácteos. P. freudenreichii se utiliza en la fabricación de queso suizo para producir su sabor y sus característicos agujeros. El sabor deriva del propionato, un producto de la fermentación, y los agujeros u «ojos» de las burbujas de dióxido de carbono.
Estructura del genoma
Actualmente hay un proyecto de genoma completo sobre Propionibacterium acnes KPA1202, y hay uno en progreso sobre Nocardioides sp. JS614. La secuencia completa del genoma de P. acnes incluye 2333 genes putativos y revela numerosos productos génicos implicados en la degradación de las moléculas del huésped, como sialidasas, neuraminidasas, endoglicoceramidasas, lipasas y factores formadores de poros. Para más información, consulte los enlaces (arriba, a la izquierda).
Estructura celular y metabolismo
Las propionibacterias son bacterias anaerobias de crecimiento lento y sin esporas, Gram positivas. Pueden tener forma de bastón o estar ramificadas y pueden aparecer de forma singular, en parejas o en grupos. Generalmente producen ácido láctico, ácido propiónico y ácido acético a partir de la glucosa.
Una especie de Propionibacterium, P. freudenreichii (utilizada en la fabricación de quesos suizos), parece depender de los aminoácidos libres y de los péptidos producidos en el queso por la degradación de la caseína de las enzimas proteolíticas de Lactobacillus (McCarthy y Courtney). P. freudenreichii produce dióxido de carbono, que hace los agujeros en el queso suizo. El ácido propiónico producido a partir de la descomposición de la glucosa es lo que da al queso suizo su sabor característico.
Ecología
Aunque el Propionibacterium acnes puede encontrarse en la piel de los humanos prepúberes, la verdadera colonización comienza en realidad de 1 a 3 años antes de la maduración sexual. El número de bacterias aumenta de menos de 10/cm2 a 106/cm2 (sobre todo en la cara y zonas circundantes). P. granulosum también habita en las mismas zonas en general que P. acnes, pero en una centésima parte del número de células de P. acnes. Además, se sabe que P. acnes y P. granulosum forman parte de la flora microbiana del tracto gastrointestinal.
Propionibacterium jensenii y Lactobacillus paracasei subsp. paracasei en un cultivo mixto han demostrado inhibir las levaduras y otros microbios que causan el deterioro de los alimentos en productos lácteos como el yogur y el queso. De hecho, inhiben estos microbios hasta 5 órdenes de magnitud a temperaturas de refrigeración (6oC) sin cambiar la calidad de los alimentos. La mezcla bacteriana es eficaz contra algunas levaduras, mohos y bacterias Gram-negativas, pero no contra otras bacterias Gram-positivas. Durante las pruebas sobre las actividades de inhibición de Propionibacterium sp., los sobrenadantes libres de células que contienen los ácidos orgánicos que son productos de la fermentación no fueron tan eficaces para inhibir las levaduras y los mohos como las células. Por lo tanto, se asumió que algo relacionado con los procesos en curso de las células y la interacción de P. jensenii y L. paracasei subsp. paracasei inhibió el crecimiento de otros microbios además de las capacidades de inhibición de los ácidos que producen (Schwenninger 2004).
Patología
Los tres tipos de lesiones no inflamatorias causadas por la acumulación de P. acnes en los folículos tapados. De NIAMS
El acné vulgar es la enfermedad más común causada por P. acnes. Las cuatro características fisiopatológicas del acné, que se produce con mayor frecuencia en las zonas de la cara, el cuello y la espalda, son la hiperqueratinización, la producción de sebo, la proliferación bacteriana y la inflamación. Las tres categorías de lesiones que se forman durante el acné son las lesiones no inflamatorias, las lesiones inflamatorias y las cicatrices. Las tres lesiones no inflamatorias incluyen los microcomedones, los comedones abiertos, que tienen una impregnación central de queratina y lípidos y pueden o no estar ligeramente elevados, y los comedones cerrados, que son pápulas ligeramente elevadas que podrían formar una lesión inflamatoria mayor. Las lesiones inflamatorias incluyen lesiones más agravadas como pústulas y nódulos grandes y fluctuantes.
Se sabe que las propionibacterias causan, aunque raramente, abscesos cerebrales, empiema subdural, infecciones dentales, endocarditis, diálisis peritoneal ambulatoria continua, conjuntivitis asociada a lentes de contacto y peritonitis (lista de eMedicine). P. acnes también se asocia a varios tipos de infecciones y problemas de salud, como la artritis anaeróbica asociada a las articulaciones protésicas y los casos de osteomielitis (raramente). P. acnes también se asocia a ciertas espondiloartropatías relacionadas con el acné vulgar florido (aislado de focos óseos y articulaciones), y se ha aislado como causa de endocarditis (raramente) y se ha notificado como causa de queratitis infecciosa cuando la córnea está comprometida que puede conducir a la pérdida de visión.
Las especies de Propionibacterium pueden tratarse generalmente con los antibióticos utilizados para el tratamiento de las infecciones anaerobias; dichos antibióticos incluyen las penicilinas, los carbapenems y la clindamicina. Sin embargo, recientemente se han notificado casos de resistencia a los antibióticos en P. acnes.
Fagos
Hasta hace poco sólo se sabía que los fagos relacionados con Ff eran activos en bacterias Gram positivas; sin embargo, se demostró que al menos cinco fagos con morfología filamentosa eran activos en P. freudenreichii. Los fagos filamentosos, que tienen forma de varilla y contienen ADN circular monocatenario (unos 10 genes), generalmente infectan a las bacterias Gram negativas utilizando la morfogénesis del virión, en la que las partículas que no causan lisis o muerte celular son secretadas a través de las membranas bacterianas continuamente. Las cinco proteínas estructurales de un fago filamentoso son las siguientes: la proteína principal de la cubierta (pVIII) que forma el tubo de la capa externa del fago, dos proteínas (pVII y pIX) que se utilizan para el ensamblaje eficiente de la partícula, y dos proteínas (pVI y pIII) que se utilizan para la estabilidad de la partícula y la capacidad del fago para infectar bacterias. Las cuatro últimas proteínas (pVII, pIX, pVI y pIII) se encuentran en los extremos del fago con forma de varilla. Otras dos proteínas que se encuentran generalmente en este tipo de fago (pI y pIV) son necesarias para el ensamblaje y la exportación del fago. Uno de los fagos filamentosos que se ha encontrado para infectar a P. freudenreichii contiene un ssDNA de 5.806 bases y tiene un contenido de G-C del 64%, que es similar al contenido de G-C de P. freudenreichii. Este fago no contiene una proteína similar a la pIV, que ayuda específicamente al canal conductor de fagos de la membrana externa. Esto se debe probablemente al hecho de que como este fago infecta a bacterias Gram-positivas, que no tienen membranas externas, la proteína no es necesaria. (Chopin, et al. 2002)
Bruggemann H, Henne A, Hoster F, Liesegang H, Wiezer A, Strittmatter A, Hujer S, Durre P, Gottschalk G. The complete genome sequence of Propionibacterium acnes, a commensal of human skin. Science. 2004 Jul 30;305(5684):671-3.
Chopin, Marie-Christine, Annette Rouault, S. Dusko Ehrlich, and Michel Gautier. 2002. «Fago filamentoso activo en la bacteria Gram-positiva Propionibacterium freudenreichii». Journal of Bacteriology, vol. 184, no. 7. Sociedad Americana de Microbiología. (2030-2033)
Handa, Sajeev. «Infecciones por propionibacterias». 2002. eMedicine
McCarthy, R. J., y P. Courtney. 2004. «Requerimientos de aminoácidos de las cepas de Propionibacterium lecheras». Ohio State University.
NIAMS: Health Topics: Acné.
Schwenninger, Susanne Miescher, y Leo Meile. 2004. «Un cultivo mixto de Propionibacterium jensenii y Lactobacillus paracasei subsp. paracasei inhibe las levaduras de deterioro de los alimentos». Systematic and Applied Microbiology, vol. 27, no. 2. Urban y Fischer. (229-237)