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pmid: "27231133"
title: "Lactobacillus plantarum WCFS1 e sua interação com o hospedeiro: doze anos após o genoma."
authors: "van den Nieuwboer M, van Hemert S, Claassen E, de Vos WM"
journal: "Microbial biotechnology"
pubdate: "2016 Jul"
doi: "10.1111/1751-7915.12368"
source: "PMC Full Text"

Lactobacillus plantarum WCFS1 e sua interação com o hospedeiro: doze anos após o genoma.

Autores

van den Nieuwboer M, van Hemert S, Claassen E, de Vos WM

Periodico

Microbial biotechnology (2016 Jul)

Conteudo

Lactobacillus plantarum WCFS1 e sua interação com o hospedeiro: uma dúzia de anos após o genoma

Resumo

A Lactobacillus plantarum WCFS1 é uma das Lactobacilos mais bem estudadas, notavelmente porque seu genoma foi desvendado há mais de 12 anos. A L. plantarum WCFS1 pode ser cultivada em altas densidades, é passível de transformação genética e altamente robusta, com uma taxa de sobrevivência relativamente alta durante a passagem gastrointestinal. Nesta revisão, apresentamos e discutimos os principais insights fornecidos pela pesquisa de genômica funcional em L. plantarum WCFS1, com atenção especial aos mecanismos moleculares relacionados à sua interação com o hospedeiro humano e seu potencial para modificar o sistema imunológico e induzir outros benefícios relacionados à saúde. Embora a maioria dos insights tenha sido obtida em camundongos e outros estudos modelo, apenas cinco estudos humanos foram relatados com L. plantarum WCFS1. Portanto, a NCIMB 8826 (a cepa parental da L. plantarum WCFS1) em ensaios humanos, de modo a capitalizar a riqueza de conhecimento que aqui se resume.

Introdução

Continua havendo um interesse significativo em bactérias ácido-láticas (BAL) que contribuem para nossa qualidade de vida ao preservar e fortalecer alimentos, produzir sabores e textura, e proporcionar benefícios à saúde (De Vos, 2011). Portanto, nos últimos anos, houve a produção de uma infinidade de publicações que abordam esses atributos em BAL, com a maioria das aplicações relacionadas a Lactobacillus spp. utilizados em alimentos funcionais. Embora existam mais de 100 espécies diferentes de Lactobacillus que agora foram todas caracterizadas em nível genômico (Sun et al., 2015), apenas algumas foram estudadas em detalhes e transformadas em paradigmas, como é o caso de muitos sistemas biotecnológicos. Em 2003, o genoma completo de 3,3 Mb de Lactobacillus plantarum WCSF1, uma única colônia do isolado de saliva humana L. plantarum NCIMB 8826, foi publicado como o primeiro genoma de uma espécie de Lactobacillus (Kleerebezem et al., 2003). Isso ocorreu muito antes de os genomas de outras espécies de Lactobacillus bem estudadas serem relatados, como os de L. acidophilus NCFM (Altermann et al., 2005) e L. rhamnosus GG (Morita et al., 2009), que são amplamente comercializados como probióticos (Saxelin et al., 2005). Atualmente, existem 26 sequências genômicas de diferentes cepas de L. plantarum disponíveis no banco de dados do NCBI. Há um alto grau de variação no conteúdo gênico entre as cepas de L. plantarum (Molenaar et al., 2005). Devido à presença de sua sequência genômica, suas propriedades flexíveis de crescimento e alta eficiência de transformação com ferramentas genéticas recentemente desenvolvidas (Pavan et al., 2000; Kleerebezem et al., 2003; Cohen et al., 2006; Yang et al., 2015), L. plantarum WCSF1 tem sido extensivamente estudado, até o nível de modelagem em escala genômica e otimização do crescimento (Teusink et al., 2005, 2006). Em retrospecto, esses foram exatamente os atributos pelos quais esta cepa específica foi selecionada para sequenciamento genômico há uma dúzia de anos (Kleerebezem et al., 2003). Nesta revisão, apresentamos uma visão geral dos principais insights que a pesquisa molecular sobre L. plantarum WCSF1 forneceu em relação à interação com o hospedeiro e aos potenciais benefícios à saúde para os seres humanos. Além disso, indicamos uma variedade de caminhos que podem ser seguidos para futuras aplicações industriais desta cepa e resumimos sugestões de pesquisas adicionais necessárias para tais aplicações.

Do genoma à função

A sequência genômica inicial de L. plantarum WCFS1 foi baseada no sequenciamento didesoxi de Sanger (Kleerebezem et al., 2003) e foi revisada por análise de sequenciamento de próxima geração em uma plataforma Illumina, fornecendo uma sequência genômica prevista para codificar 3042 proteínas (18 pseudogenes) e 83 genes codificadores de RNA (Siezen e van Hylckama Vlieg, 2011).
O genoma contém duas grandes regiões, uma de aproximadamente 150 kb (na posição 2,70–2,85 Mb) e uma de 190 kb (na posição 3,10–3,29 Mb) que são variáveis em muitas outras cepas de L. plantarum e foram denominadas ilhas de estilo de vida, pois codificam um total de 293 genes envolvidos principalmente na degradação de açúcares. (Molenaar et al., 2005). Além disso, L. plantarum WCFS1 contém três plasmídeos, incluindo dois pequenos, pWCFS101 e pWCFS102, que são plasmídeos de replicação por círculo rolante com função incerta e tamanhos de 1917 e 2365 pb, respectivamente. Um terceiro plasmídeo, pWCFS103, tem um tamanho de 36.069 pb, capacidade de transferência conjugativa e codifica genes envolvidos na resistência a metais pesados (cádmio e arsenato) e na atividade da NADH oxidase (Van Kranenburg et al., 2005).

O genoma de L. plantarum WCFS1 foi bem anotado não apenas por métodos automatizados, mas também por curadoria manual detalhada. No entanto, ainda existe uma grande fração (aproximadamente 30%) de genes para os quais nenhuma função pode ser prevista. Além disso, como é o caso de todos os genomas, em alguns casos os genes anotados não são previstos corretamente e uma combinação de experimentos genéticos e fisiológicos é necessária para demonstrar a funcionalidade de um gene. Devido à alta eficiência de transformação de L. plantarum WCFS1 (De Vos, 2011), a uma variedade de sistemas de inativação úteis (Lambert et al., 2007) e a plataformas de expressão controlada (como NICE; Pavan et al., 2000), um grande número de mutantes isogênicos foi gerado em L. plantarum WCFS1 ou NCIMB 8826. Muitos destes são relevantes para seu crescimento, forma celular ou propriedades de superfície e suas interações com o ambiente – portanto, estes estão listados aqui e alguns deles são discutidos adiante (ver Tabela 1). Além dos sistemas genéticos, um conjunto útil de ferramentas de alto rendimento foi aplicado nos últimos anos, variando de várias plataformas de microarranjos, abordagens de RNAseq e proteômica avançada (Molenaar et al., 2005; Bron et al., 2006; Cohen et al., 2006). Isso permitiu a análise fenotípica detalhada de mutantes, estudos funcionais de genes superexpressos e a avaliação da expressão em todo o genoma em resposta a sinais ambientais. Muitas dessas abordagens foram fundamentais não apenas para confirmar a função prevista dos genes, mas também para definir propriedades novas e relevantes, notadamente para a sobrevivência no trato gastrointestinal (TGI) e interações com alimentos, outras bactérias e o hospedeiro, como será discutido abaixo.

Visão geral dos mutantes relevantes de Lactobacillus plantarum WCFS1, o gene envolvido e seus fenótipos, classificados de acordo com sua função gênica. Alguns mutantes com mutações em genes homólogos e fenótipos semelhantes são combinados.
Gene(s) Locus Função do gene Fenótipo afetado Referência Utilização de substrato e respiração melA lp_3485 α‐Galactosidase Utilização de melibiose Lambert et al. (2007) lacS2 lp_3468 Permease de açúcar ND Lambert et al. (2007) cydA lp_1125 Subunidade citocromo (tipo bd) Respiração oxidativa Brooijmans et al. (2009) narG lp_1497 Subunidade nitrato redutase Respiração de nitrato Brooijmans et al. (2009) rpoN lp_0787 Fator sigma 54 Expressão global Stevens et al. (2010) manR lp_0585 Regulador do operon manose Utilização de manose Stevens et al. (2010) manIIC lp_0576 Transporte de manose Utilização de manose Stevens et al. (2010) ccpA lp_2256 Proteína de controle de carbono Repressão por glicose Zotta et al. (2012) lpdB lp_0271 Galato descarboxilase Utilização de tanino Jiménez et al. (2013) lpdC lp_2945 Galato descarboxilase Utilização de tanino Jiménez et al. (2013) Quorum sensing e produção de bacteriocina lamA lp_3580 Regulador de resposta Produção de QS/EPS/biofilme Sturme et al. (2005) lamR lp_3087 Regulador de resposta Produção de QS/EPS/biofilme Fujii et al. (2008) plnGHSTUVWX lp_0423‐0430 Fenômeno QS e transporte Produção de feromônio QS Meijerink et al. (2010) plnEFI lp_0419‐0423 Transportador ABC Transporte de plantaracina Meijerink et al. (2010) plnABCD lp_0415‐0418 Módulo de plantaracina e QS Produção de plantaracina A Maldonado‐Barragán et al. (2009) Resposta ao estresse e sobrevivência no trato intestinal bsh1 lp_3538 Coloil glicina hidrolase Resistência à bile Lambert et al. (2007) bsh2‐bsh3‐bsh4 lp_0067‐lp_3362‐lp_2572 Penicilina acilase Atividade de acilase Lambert et al. (2008a) ctsR lp_1018 Estressor classe III Expressão de estresse/controle ftsH Fiocco et al. (2009) ftsH lp_0547 Protease chaperona Resistência ao estresse Fiocco et al. (2009) hsp 18.55 lp_3352 Proteína de choque térmico Fluidez da membrana Capozzi et al. (2011) Proteínas de superfície celular e interação com o hospedeiro lp_0373 lp_0373 Proteína de superfície celular ND Pretzer et al. (2005) msa lp_1229 Adesão específica à manose Aglutinação Pretzer et al. (2005) srtA lp_0514 Sortase Ancoragem de proteínas Pretzer et al. (2005) lp_2940 lp_2940 Proteína de superfície celular Passagem pelo trato GI de camundongo Bron et al. (2007) lp_1164 lp_1164 Transportador EII de celobiose Passagem pelo trato GI de camundongo Bron et al. (2007) lp_3055 lp_3055 Transportador de cobre Passagem pelo trato GI de camundongo Bron et al. (2007) napA3 lp_2827 Antiportador Na/H Sobrevivência in vitro no trato GI Van Bokhorst‐van de Veen et al.
(2012a) pbp2A lp_1413 Proteína de ligação à penicilina Sobrevivência in vitro no trato gastrointestinal Van Bokhorst‐van de Veen et al. (2012a) lp_1699 lp_1699 Regulador AraC Sobrevivência in vitro no trato gastrointestinal Van Bokhorst‐van de Veen et al. (2012a) Modulação da forma celular ou propriedades de superfície dltD lp_2016 Transferase de D‐alanina Ácidos teicoicos carregados Grangette et al. (2005) alr lp_0523 Alanina racemase Integridade do envelope celular Palumbo et al. (2004) acm2 lp_2645 N‐acetil glucosaminidase Autolisina para separação celular Rolain et al. (2012) lytA lp_3421 D,L endopeptidase Forma e integridade celular Rolain et al. (2012) lys2 lp_3093 N‐acetilmuramidase Separação celular Rolain et al. (2012) tagF1‐tagF2 lp_0268‐ lp_0269 Glicerol fosfato transferase Modificação de ácido teicoico de parede Tomita et al. (2013) cps1A lp_1177 Produção de SPS Nível reduzido de SPS e ramnose Remus et al. (2012) cps2A lp_1197 Produção de SPS Níveis reduzidos de SPS Remus et al. (2012) cps3A‐cps4A lp_1215‐ lp_2108 Produção de SPS Níveis reduzidos de SPS Remus et al. (2012) gtfA lp_1299 Glicosil transferase Glicosilação de proteínas de superfície Lee et al. (2014) gtfB lp_1311 Glicosil transferase Glicosilação de proteínas de superfície Lee et al. (2014) oatA lp_0856 O‐acetil transferase Septação celular Bernard et al. (2011) oatB lp_0925 O‐acetil transferase Septação celular Bernard et al. (2011)
GI, Gastrointestinal; EPS, Substância polimérica extracelular; SPS, Polissacarídeo de superfície; QS, Quorum Sensing; ND, não detectado.

Sobrevivência no trato gastrointestinal

L. plantarum NCIMB 8826, a linhagem parental de L. plantarum WCFS1, apresenta alta capacidade de sobrevivência no trato gastrointestinal humano. Após uma única dose oral de 1,5 × 10^10 UFC ml^−1, a sobrevivência de L. plantarum NCIMB 8826 foi de 7%, o que foi muito maior do que a de L. fermentum KLD e Lactococcus lactis MG 1363, que apresentaram uma sobrevivência ileal de 0,5% e 1%, respectivamente (Vesa et al., 2000). No 7º dia de um período de ingestão de 1 semana, L. plantarum NCIMB foi encontrada em altas concentrações de 10^8 UFC g^−1 em amostras fecais (Vesa et al., 2000). Além disso, L. plantarum WCFS1 foi facilmente obtida a partir dos efluentes ileais de pacientes com ileostomia que receberam uma dose oral (Marco et al., 2010). Outro estudo demonstrou que L. plantarum WCFS1 em voluntários humanos saudáveis sobreviveu à passagem in vivo pelo trato gastrointestinal, uma vez que um nível 100 a 1000 vezes maior de L. plantarum WCFS1 em comparação com outras cepas de L. plantarum pôde ser recuperado de amostras fecais até 3–4 dias após a administração (Van Bokhorst‐van de Veen et al., 2012b). A taxa de sobrevivência relativa de L. plantarum WCFS1 sob condições que mimetizam a passagem pelo trato gastrointestinal foi alta em comparação com outras cepas de L. plantarum (por exemplo, uma diferença na sobrevivência de 7 log10 UFC ml^−1 em comparação com L. plantarum CECT4646). No entanto, os ensaios com voluntários humanos confirmaram um estudo anterior (Vesa et al., 2000) e indicaram que L. plantarum WCFS1 é um passageiro no trato gastrointestinal, e não um colonizador intestinal eficaz como encontrado para vários outros Lactobacilos (Douillard e de Vos, 2014). Deve-se enfatizar que apenas o lúmen foi analisado, enquanto as bactérias poderiam ter colonizado o epitélio intestinal. Além disso, durante a passagem pelo trato gastrointestinal, o microrganismo é capaz de exercer seu efeito sobre os sistemas fisiológico e imunológico do hospedeiro. Por exemplo, a bem estudada cepa probiótica L. rhamnosus GG, que foi descrita como uma cepa de Lactobacillus com muito boa adesão ao muco devido a pili de ligação ao muco (spaCBA‐srtC1), também só consegue colonizar temporariamente o intestino (até 1 semana; Goldin et al., 1992; Alander et al., 1999; Segers e Lebeer, 2014). Supõe-se que a maioria dos Lactobacilos são passageiros no trato gastrointestinal, raramente excedendo 1% do número total de bactérias (Douillard e de Vos, 2014).
O primeiro obstáculo que uma bactéria consumida encontra ao entrar no trato gastrointestinal é o estômago ácido. Em um modelo de sobrevivência no trato gastrointestinal in vitro, no qual as bactérias foram expostas por 1 h a suco gástrico contendo pepsina e lipase a um pH de aproximadamente 2,5, e subsequentemente submetidas a suco pancreático neutralizador de pH contendo pancreatina e sais biliares, a L. plantarum WCFS1 mostrou-se robusta, com uma redução de 3-log em células viáveis (Van Bokhorst‐van de Veen et al., 2012a). O suco gástrico exerceu o maior impacto na sobrevivência da L. plantarum WCFS1, demonstrado por uma redução de um milhão de vezes em células vivas, enquanto a condição que se assemelhava ao intestino delgado dificilmente afetou a sobrevivência (Van Bokhorst‐van de Veen et al., 2012a). Outro modelo oro-gástrico-intestinal demonstrou que a sobrevivência da L. plantarum WCFS1 não é afetada pelo estresse oro-gástrico inicial; no entanto, a viabilidade diminuiu significativamente quando o pH foi reduzido para aproximadamente 2,0 (Bove et al., 2013). Existem vários mecanismos regulados positivamente em resposta a condições de pH baixo, por exemplo, o aumento da exportação de prótons pela F0F1-ATPase para manter um pH intracelular adequado. Além disso, o estresse gástrico foi associado a um aumento na expressão dos genes chaperonas dnaK, groEL, clpB e clpE, e das pequenas proteínas de choque térmico hsp1, hsp2 e hsp3. Adicionalmente, a expressão dos fatores de adesão de ligação a muco (mub) e de adesão específica a manose (msa), e a do óperon plnEFI, um transportador ABC envolvido na produção de plantaricina, foi aumentada em resposta ao estresse gástrico (Tabela 1; Bove et al., 2013). Os níveis de expressão de três genes (pbp2A, napA3 e lp_1669) foram correlacionados negativamente com a sobrevivência gastrointestinal in vitro e codificam, respectivamente, uma proteína de ligação à penicilina 2A, um antiportador Na+/H+ e um regulador da família AraC (ver Tabela 1) que pode controlar a expressão da produção de polissacarídeos de superfície (Van Bokhorst‐van de Veen et al., 2012a).
Após sobreviver à passagem pelo estômago, uma bactéria ingerida atinge o duodeno, onde encontra uma variedade de condições estressantes, incluindo a presença de sais biliares conjugados. Esses sais biliares não apenas dispersam e absorvem gordura, mas também funcionam como surfactantes e rompem a integridade da membrana celular, geram radicais livres e, quando protonados, podem diminuir o pH intracelular (Bron et al., 2004a; Van Bokhorst‐van de Veen et al., 2012b). Os sais biliares são desconjugados por hidrolases de sais biliares (Bsh) bacterianas e reabsorvidos no cólon. L. plantarum WCFS1 contém quatro genes originalmente anotados como hidrolases de sais biliares (bsh1, bsh2, bsh3 e bsh4; Tabela 1). No entanto, apenas Bsh1 demonstrou atividade de Bsh e pode ser considerada a Bsh principal, enquanto Bsh3, 2 e 4 foram capazes apenas de hidrolisar penicilina V e penicilina G (Lambert et al., 2008a,b). Contudo, sob condições seletivas, Bsh1, Bsh3 e Bsh4 poderiam ser capazes de hidrolisar sais biliares (Tabela 1). Sugere-se que a Bsh desempenha um papel na desintoxicação biliar, persistência no trato gastrointestinal (GI), serve uma função nutricional e induz alterações na membrana (Begley et al., 2006).

Um ambiente artificial do trato gastrointestinal, consistindo de 0,1% de oxgall, um sal biliar bovino, afetou apenas marginalmente o crescimento de L. plantarum WCFS1, mas sua morfologia foi severamente alterada, por exemplo, para uma superfície menos lisa (Bron et al., 2004a). L. plantarum reagiu a esse estresse fisiológico regulando positivamente a expressão de proteínas envolvidas na exportação de bile (lp_0085, lp_2564 e lp_3160) e quatro oxidoredutases e uma proteína redox para restaurar o desequilíbrio oxidativo e redox (Bron et al., 2004a). Além disso, os genes lp_0237 e lp_0775 foram considerados induzíveis por bile. No geral, 62 e 28 fases de leitura abertas foram reguladas positiva ou negativamente, respectivamente. Entre os genes regulados positivamente estão a glutationa redutase associada ao estresse oxidativo e o operon metC-cysK (Bron et al., 2006). Ao reduzir a expressão de proteínas de membrana não essenciais, a célula pode compensar a perda de integridade da membrana induzida pela bile (Bron et al., 2006). A análise proteômica e transcriptômica revelou que L. rhamnosus GG e L. casei BL23 também apresentam expressão reduzida de proteínas envolvidas na função da parede celular em resposta ao estresse biliar, sugerindo que esta é uma característica mais comum em LAB (Douillard and de Vos, 2014). L. plantarum WCFS1 parece ter uma ampla gama de mecanismos de resposta aos sais biliares. Como aparentemente apenas a morfologia é alterada e não a viabilidade, WCFS1 é capaz de lidar eficientemente com esse ambiente estressante. A hidrólise dos sais biliares está associada à redução do colesterol sérico, bem como à produção de mucina (Lambert et al., 2008a). Recentemente, a Bsh no trato GI foi implicada no fornecimento de sinais específicos que reduzem o ganho de peso em camundongos após uma dieta rica em gordura (Joyce et al., 2014).
Embora o lúmen do cólon, onde reside a maioria da microbiota, seja desprovido de oxigênio, o estresse oxidativo pode ser um problema, pois a superfície da mucosa é mais rica em oxigênio. Além disso, uma alta osmolaridade predomina no cólon (Kleerebezem et al., 2010). L. plantarum WCFS1 possui múltiplas estratégias para responder ao estresse oxidativo, como manganês, glutationa, ascorbato, piruvato, flavonoides, carotenoides e a ação de peroxidases. Verificou-se que L. plantarum WCFS1 responde ao estresse oxidativo usando tiorredoxina (TRX), o único sistema ativo de redução de tióis nesta cepa. Nem todas as bactérias Gram-positivas podem sintetizar o antioxidante glutationa; portanto, o sistema TRX é essencial para este organismo (Serrano et al., 2007). A expressão dos genes trxA2 e trxB1 aumentou após estresse oxidativo, e trxB2 em combinação com trxA2 esteve envolvida no estresse redutivo e em uma mudança de temperatura (Serrano et al., 2007). O gene trxB1 codifica uma tiorredoxina redutase, que regenera a TXR oxidada (Arnér e Holmgren, 2000).

Usando um sistema especial de tecnologia de expressão in vivo, um conjunto de 72 genes de L. plantarum WCFS1 foi identificado, cujos promotores estavam especificamente ativos durante a passagem pelo trato gastrointestinal (TGI) de camundongos (Bron et al., 2004b). Muitos desses genes foram previstos como envolvidos na ancoragem na parede celular, exportadores e metabolismo. Ao inativar uma seleção destes (Tabela 1), observou-se que a sobrevivência no TGI dos mutantes Δlp_1164, Δlp_2940 e Δlp_3055 foi reduzida em comparação com as cepas controle, enquanto os mutantes Δlp_1403, Δlp_3281 e Δlp_3659 não mostraram diferenças (Bron et al., 2007). Sugere-se que o gene no locus lp_1164 codifique um componente do transporte de celobiose e possa estar envolvido na sinalização específica do hospedeiro; o gene em lp_2940 codifica uma proteína extracelular; e o gene em lp_3055 é importante na homeostase do cobre, pois é previsto para codificar uma ATPase transportadora de cobre. Esses genes, portanto, desempenham um papel importante na sobrevivência no TGI em camundongos e, embora o trato gastrointestinal de camundongos e humanos difira em arquitetura, pH e composição microbiana, é possível que esses genes também desempenhem um papel na sobrevivência no sistema humano.
A administração de L. plantarum WCFS1 em um modelo murino demonstrou que as cepas puderam ser recuperadas de amostras fecais por até 7 dias (Van Bokhorst‐van de Veen et al., 2013). A persistência no trato gastrointestinal pôde ser aumentada para mais de 32 dias quando cepas fecais isoladas foram readministradas aos camundongos (Van Bokhorst‐van de Veen et al., 2013). Todas as cepas persistentes demonstraram um polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) em genes que codificam proteínas associadas à membrana. As UFCs de L. plantarum no estômago e intestino delgado permaneceram altas por pelo menos 4 horas após a administração de 2 × 10¹⁰ UFC de L. plantarum WCFS1 em camundongos, mas depois diminuíram para níveis basais. No entanto, essa quantidade permanece em 1 × 10⁹ UFC g⁻¹ de tecido por pelo menos 8 horas no ceco e cólon (Marco et al., 2007). Uma única gavagem intragástrica consistindo em 1 × 10⁹ UFC de L. plantarum WCFS1 em camundongos GF alimentados com dieta padrão ou dieta 'ocidental' mostrou colonização sobre o epitélio intestinal (Marco et al., 2009); notavelmente, uma colonização significativamente maior no cólon e ceco foi alcançada quando os camundongos estavam em dieta padrão. As dietas dos hospedeiros foram associadas a perfis de transcrição dramaticamente diferentes. Por exemplo, a dieta ocidental, consistindo principalmente de açúcares simples, está restringindo o crescimento, demonstrado por uma expressão 3 a 5 vezes menor de genes envolvidos na transcrição, tradução e biossíntese de nucleotídeos (Marco et al., 2009).
Interação com componentes alimentares
As recomendações dietéticas atuais incluem o consumo de frutas e vegetais. Além do teor de vitaminas e fibras alimentares desses produtos, eles são uma fonte do polifenol tanino. Os taninos podem formar complexos proteicos indigestíveis e se ligar a metais pesados. Os taninos também têm sido associados à hepatotoxicidade e ao câncer (Jiménez et al., 2013). Por outro lado, os taninos possuem propriedades antimicrobianas; alterando, assim, potencialmente a composição intestinal. L. plantarum é até agora a única espécie de Lactobacillus degradadora de taninos encontrada em humanos e contém tanase (tanino acil hidrolase; Reverón et al., 2013). L. plantarum WCFS1 é capaz de hidrolisar o tanino em glicose e ácido gálico, um composto prejudicial e antinutricional, que é descarboxilado por LpdB e LpdC (lp_0271 e lp_2945), que codificam a atividade da galato descarboxilase (Jiménez et al., 2013). Outras cepas de L. plantarum que se sugere possuírem atividade de tanase são L. plantarum CNRZ 1228, CNRZ 184, ATCC 8014 e ATCC 14917 (Osawa et al., 2000). O cultivo de L. plantarum WCFS1 na presença de ácido tânico induz uma expressão significativamente maior dos genes de persistência e sobrevivência copA, lp_2940, ram2 e argG, que são altamente induzidos no trato gastrointestinal em resposta à alta osmolaridade e bile em camundongos e humanos (Reverón et al., 2013). L. plantarum WCFS1 é, portanto, capaz de responder a esses compostos tóxicos, bem como utilizá-los como fonte de energia, estimulando seletivamente seu crescimento.
As paredes celulares das plantas contêm muitos compostos fenólicos que, quando liberados, demonstraram ter vários efeitos benéficos no hospedeiro (por exemplo, anti-inflamatórios e antioxidantes; Esteban‐Torres et al., 2013). A feruloil esterase (FE; lp_0796), uma enzima envolvida na liberação desses compostos, seria capaz de liberar esses compostos benéficos. Infelizmente, um sistema de transporte eficiente para ésteres feruloílicos parece estar ausente em L. plantarum WCFS1, pois foi incapaz de hidrolisar qualquer um dos substratos modelo extracelulares (Esteban‐Torres et al., 2013); extratos celulares, no entanto, puderam hidrolisar parcialmente o ferulato de metila e o p-cumarato de metila, demonstrando que a enzima Lp_0769 é funcional e provavelmente é liberada após a lise de L. plantarum WCFS1. Se a atividade da FE em L. plantarum WCFS1 é significativa, ainda precisa ser determinado, uma vez que outras cepas, como L. fermentum NCIMB 5221 e L. fermentum 11976, possuem atividade de FE superior e já demonstram potenciais efeitos à saúde (Bhathena et al., 2009; Tomaro‐Duchesneau et al., 2012).

L. plantarum WCFS1 codifica uma p-nitrobenzoato redutase (PnbA; codificada por lp_0050). A enzima PnbA catalisa a redução de nitroaromáticos, que são produtos alimentícios altamente abundantes devido a vários processos industriais (Guillen et al., 2009). Esses compostos nitroaromáticos demonstraram ser citotóxicos e mutagênicos, portanto, as nitroredutases bacterianas podem ter efeitos benéficos à saúde do hospedeiro. A PnbA é uma redutase altamente seletiva, pois reduz apenas 4-nitrobenzoato e 2,4-dinitrobenzoato (Guillen et al., 2009).

Atualmente, muitos produtos comerciais contêm prebióticos, que são substâncias que estimulam seletivamente o crescimento e/ou a atividade de uma ou de um número limitado de bactérias e, assim, podem ser benéficos para o hospedeiro (Gibson et al., 2004). Frutooligossacarídeos de cadeia curta (scFOS), um prebiótico bem estudado, são convertidos por L. plantarum WCFS1 por um sistema de transporte de fosfoenolpiruvato de sacarose, uma β-frutofuranosidase e uma frutoquinase (Saulnier et al., 2007). O cultivo in vitro indicou que os scFOS são os substratos prebióticos ideais, embora o crescimento em scFOS tenha sido relativamente lento. A análise detalhada mostrou que preferencialmente o trissacarídeo 1-cetose é utilizado e sua conversão foi heterofermentativa, uma vez que os produtos finais são principalmente lactato e acetato.

Interação com outros microrganismos

Para a sobrevivência bem-sucedida no trato gastrointestinal, adaptação e resposta a sinais ambientais, a L. plantarum necessita de percepção para reagir a outros microrganismos, mutualísticos e competidores. A expressão gênica dependente da densidade celular é denominada quorum sensing e pode auxiliar significativamente na sobrevivência das bactérias (Kleerebezem et al., 1997; Sturme et al., 2007). Os sistemas de quorum sensing são regulados por moléculas sinalizadoras, peptídeos autoindutores (AIPs), que são percebidos por sistemas de dois componentes (TCS), incluindo uma proteína histidina quinase (HPK) e um regulador de resposta (RR; Sturme et al., 2005). Os sistemas de quorum sensing de L. plantarum WCFS1 foram bem estudados, notavelmente os sistemas de quorum sensing para a produção de bacteriocinas. L. plantarum WCFS1 possui o locus pln que contém cinco operons; plnABCD, que codifica o AIP denominado plantaricina A (plnA), que também é uma bacteriocina, a HPK PlnB (plnB) e os dois RRs PlnC e PlnD (Tabela 1; Sturme et al., 2007). L. plantarum WCFS1 compartilha esse locus (até certo ponto) com L. plantarum C11, NC8 e J23 (Rojo‑Bezares et al., 2008). Em uma determinada densidade celular bacteriana, a concentração de plantaricina A atinge um limiar, ativando assim a HPK PlnB, que subsequentemente fosforila os RRs PlnC e PlnD. Os RRs regulam a transcrição de todos os genes envolvidos na síntese de bacteriocinas. Dessa forma, há uma expressão dependente da densidade da plantaricina A. Os operons plnEFI e plnJKLR codificam as plantaricinas EF e JK com suas respectivas proteínas imunes (Rojo‑Bezares et al., 2008). As bacteriocinas são subsequentemente transportadas e secretadas por um transportador ABC e proteínas acessórias (PlnGH) codificadas pelo operon plnGHSTUVWXY, cujo papel ainda precisa ser determinado (Sáenz et al., 2009).
Bacteriocinas desempenham um papel importante na competição com outros microrganismos. Com base em suas características, as bacteriocinas são distinguidas em várias classes. Os peptídeos antimicrobianos de L. plantarum WCFS1 podem ser classificados na família não-lantibiotic (classe II) e incluem a bem estudada plantaricina A, que é uma bacteriocina de classe IIc, e as plantaricinas EF e JK pertencentes às bacteriocinas de dois peptídeos da classe IIb (Tabela 1; Diep et al., 2009). A atividade antimicrobiana da plantaricina A tem um espectro relativamente estreito e é significativamente menor do que a das plantaricinas EF e JK (Diep et al., 2009). As últimas bacteriocinas PlnEF e PlnJK são principalmente ativas contra espécies de Lactobacillus e bactérias Gram-positivas intimamente relacionadas (por exemplo, L. plantarum, L. casei, L. sakei, L. curvatus, Pediococcus pentosaceus e P. acidilactici), enquanto a plantaricina A é eficaz contra espécies de Lactobacillus, como L. casei, L. sakei, L. plantarum e L. viridescens (Diep et al., 2009). L. plantarum WCFS1 demonstrou produção de bacteriocina com baixa concentração inibitória mínima contra Enterococcus faecalis CNRZ135, L. pentosus CECT4023T, L. plantarum CECT748T, Listeria innocua BL86/26 e P. pentosaceus FBB63. No entanto, a produção de bacteriocina depende do tamanho do inóculo e é dependente de quorum sensing conforme descrito acima. Assim, em baixas densidades celulares, a produção de bacteriocina é muito baixa para inibir o crescimento de microrganismos competidores (Maldonado-Barragán et al., 2009). Além disso, as bacteriocinas não demonstraram ser ativas contra patógenos Gram-positivos clinicamente relevantes, como Staphylococcus aureus ou Listeria monocytogenes, e, portanto, sua aplicação médica ou biotecnológica permanece limitada.
O quorum sensing também é essencial na formação de biofilmes. Os biofilmes tornam as bactérias menos sensíveis aos antimicrobianos devido à penetração reduzida e aos mecanismos de resistência. Além disso, as bactérias são menos suscetíveis devido a uma menor taxa de crescimento (Van der Veen e Abee, 2011). Por exemplo, células de L. plantarum WCFS1 em um biofilme misto com L. monocytogenes foram mais resistentes a tratamentos de desinfecção com cloreto de benzalcônio e ácido peracético do que os biofilmes de espécie única (Van der Veen e Abee, 2011). A formação de biofilmes com outras espécies pode ser benéfica para o hospedeiro, pois pode envolver coagregação com patógenos, diminuindo assim o potencial de colonização dos patógenos (Goh e Klaenhammer, 2010). A autoagregação envolve a agregação de células geneticamente idênticas e pode aumentar a resistência ao estresse nos intestinos (Hevia et al., 2013). Os fatores de promoção de agregação (APFs) são proteínas extracelulares, altamente expressas na fase estacionária, que estão diretamente ligadas à capacidade de coagregar (Boris et al., 1997). Em L. plantarum NCIMB 8826, o domínio serina/treonina do APF, D1, liga-se à mucina III (suína) e está envolvido na autoagregação, pois foi descoberto que L. plantarum perde suas capacidades autoagregativas quando o gene D1 é nocauteado (Hevia et al., 2013). Além disso, a superprodução do gene D1 em L. lactis leva à agregação. Como L. plantarum WCFS1 foi derivado da cepa NCIMB 8826, não foi surpresa encontrar o gene D1 no genoma de L. plantarum WCFS1 como Lp_0304, que foi anotado como uma transglicosilase extracelular. No entanto, o gene D1 continha vários SNPs em comparação com a sequência conhecida de Lp_0304 (Kleerebezem et al., 2003), refletindo erros de sequência ou heterogeneidade da cepa em NCIMB 8826, mas é provável que Lp_0304 também possa se ligar ao muco, pois possui o domínio serina/treonina.
O sistema regulador de genes acessórios desempenha um papel fundamental na formação de biofilmes e o operon lamBDCA de L. plantarum WCFS1 controla a expressão de cerca de 100 genes (Sturme et al., 2005). Este sistema codifica uma HPK (LamC) e a RR (LamA) que formam um TCS, bem como o AIP (LamD) e a proteína de exportação e modificação (LamB). A expressão do operon lamBDCA parece correlacionar-se com o crescimento, já que a expressão aumentou durante a fase exponencial. O AIP foi identificado como um novo AIP cíclico de tiolactona que parece controlar a adesão, muito provavelmente através do seu efeito na expressão dos operons de EPS (Sturme et al., 2005). O operon lamBDCA foi encontrado envolvido em cross‐talk com outro TCS codificado pelo operon lamKR, pois um mutante lamA/lamR demonstrou uma adesão altamente reduzida ao vidro em comparação com um mutante único ou tipo selvagem (Fujii et al., 2008). Os TCSs monitoram e respondem a sinais ambientais como estresse (Sturme et al., 2007). O quorum sensing é, portanto, essencial na formação de biofilmes, o que torna L. plantarum WCFS1 menos suscetível a estressores externos devido à penetração restrita.

As peptidoglicano hidrolases (PGHs) são importantes atores na divisão celular, renovação da parede celular, autólise e formação de biofilmes. Através da clivagem do peptidoglicano bacteriano, podem até desempenhar um papel na interação com o hospedeiro pela liberação de muramil‐peptídeos e fragmentos de PG (Rolain et al., 2012). O genoma de L. plantarum WCFS1 codifica pelo menos 12 PGHs, com a N‐acetilglucosaminidase (Acm2) e a γ‐d‐Glu‐mDAP muropeptidase (LytA) como as proteínas mais essenciais para a fisiologia e morfogênese (Rolain et al., 2012; Tabela 1). Recentemente, foi observado que a Acm2 é modificada pós-traducionalmente por glicosilação (Fredriksen et al., 2012) e isso pode aumentar ainda mais a interação com as bactérias, contribuindo para a formação de biofilmes.

Interações com o hospedeiro – barreira epitelial

As proteínas extracelulares, que juntas constituem o secretoma, estão envolvidas em processos variáveis como adesão ao hospedeiro, reconhecimento, degradação e captação de nutrientes luminais e transdução de sinais (Buck et al., 2005). O genoma de L. plantarum WCFS1 codifica 223 proteínas extracelulares previstas, das quais 81 são ancoradas na membrana, 37 ligadas à parede celular, 48 ligadas covalentemente por meio de uma lipobox e 57 foram previstas como secretadas (Boekhorst et al., 2006). A análise do secretoma identificou 12 fatores de adesão; três continham um domínio para aderir ao colágeno, um à quitina, um à fibronectina e sete ao muco. L. plantarum WCFS1 também contém um domínio MUB, um domínio único para BAL e presente nos produtos MUB de quatro genes (lp_1229, lp_3114, lp_3059 e lp_1643; Boekhorst et al., 2006; Fig. 1). Estes incluem lp_1229, que codifica a Msa (Tabela 1). A deleção do gene msa resultou na perda da capacidade de L. plantarum WCFS1 de aglutinar com leveduras (Pretzer et al., 2005). Ao comparar com outras cepas de Lactobacillus, 14 proteínas de ligação ao muco foram identificadas em L. gasseri ATCC 33323, e 18 proteínas com potenciais propriedades adesivas em L. acidophilus L-92 (Douillard e de Vos, 2014); demonstrando o grande repertório de proteínas adesivas dentro das BAL.

Proteínas putativas envolvidas na interação hospedeiro–micróbio de Lactobacillus plantarum

WCFS1. APF(D1), Fator de promoção de agregação D1; WTA, Ácido teicoico de parede; LTA, Ácido lipoteicoico; TLR, Receptor do tipo Toll; Msa, Adesão específica a manose; ZO-1, Zonulina-1; ZO-2, Zonulina-2; ZO-3, Zonulina-3; IL, Interleucina; TNF, Fator de necrose tumoral; TH1, Célula T auxiliar 1; Treg, Célula T reguladora.
L. plantarum codifica 32 proteínas com um motivo LPxTG, que são proteínas ligadas covalentemente à parede celular, pois são reconhecidas e clivadas pela sortase A, produto do gene srtA. Em patógenos Gram-positivos, essas proteínas contendo motivo LPXTG são frequentemente fatores de virulência e associadas a funções como adesão e receptores. Em alguns casos, essas proteínas são glicosiladas pós-traducionalmente e sugere-se que desempenhem um papel importante na interação célula-célula (Fredriksen et al., 2013). Proteínas extracelulares glicosiladas ligadas por O são de interesse devido à sua interação com a matriz. Por exemplo, a principal autolisina Acm2 de L. plantarum WCFS1 e a proteína MUB lp_1643 (veja acima) são glicosiladas ligadas por O (Fredriksen et al., 2013). Nosso entendimento atual da glicosilação em BAL é limitado, mas essas glicoproteínas provavelmente desempenham um papel na interação bactéria-hospedeiro (Fredriksen et al., 2012; Tytgat e Lebeer, 2014).
Um local importante para a interação bactéria-hospedeiro são as células epiteliais gastrointestinais que formam uma barreira entre o corpo e o interior do lúmen intestinal. Um aumento ou alteração na permeabilidade gastrointestinal dessa barreira está associado a diversas doenças. Foi sugerido que as doenças inflamatórias intestinais (DII) e a síndrome do intestino irritável (SII) são caracterizadas pela infiltração de antígenos devido à disfunção da barreira mucosa e subsequente inflamação contínua dos intestinos (Barbara, 2006; Bruewer et al., 2006). A integridade epitelial é controlada principalmente pelas junções oclusivas (TJs), que são complexos multifuncionais de proteínas integrais de membrana localizados nas partes apicais da célula epitelial (Schneeberger e Lynch, 2004). Essas estruturas interconectam as células e incluem ocludinas, claudinas e moléculas de adesão juncional. A L. plantarum WCFS1 tem o potencial de melhorar a integridade intestinal em linhagens celulares por meio da ativação do receptor toll-like (TLR)-2, que é expresso nas células epiteliais intestinais (Karczewski et al., 2010). A ativação in vitro do TLR-2 aumentou transitoriamente a resistência epitelial por meio da translocação da zonula occludens 1 (ZO-1) (Cario et al., 2004). Um experimento utilizando um modelo epitelial humano Caco-2 demonstrou uma translocação significativa de ZO-1 para a região das TJs devido à L. plantarum WCFS1 (Fig. 1). Isso também foi observado no duodeno de indivíduos saudáveis após administração de curto prazo (período de 6 horas) de L. plantarum WCFS1, sugerindo que isso também ocorre em humanos (Karczewski et al., 2010). Além disso, a queda na resistência elétrica transepitelial (TER) induzida pelo forbol 12,13-dibutirato, que desloca a ocludina e a ZO-1, foi reduzida em combinação com L. plantarum WCFS1 (Karczewski et al., 2010). A função de barreira aprimorada provavelmente se deve a uma alteração na composição das TJs, em vez de um aumento nas proteínas das TJs, pois os níveis de transcrição não foram significativamente alterados pela L. plantarum WCFS1 (Troost et al., 2008). Outras cepas de L. plantarum também foram capazes de prevenir uma redução na TER em células Caco-2 quando co-cultivadas com cepas patogênicas de Escherichia coli (Ulluwishewa et al., 2011), indicando que a L. plantarum pode desempenhar um papel benéfico na manutenção da integridade epitelial.
O ácido lipoteicoico, principal constituinte da parede celular de bactérias Gram-positivas (e sugerido como equivalente dos lipopolissacarídeos (LPS) de Gram-negativas), é uma molécula importante para a interação com TLR-2. As propriedades inflamatórias do LTA dependem muito da decoração desta proteína por ᴅ-Ala. Um mutante Dlt− de L. plantarum NCIMB 8826 que resulta em LTA com unidades de ᴅ-Ala significativamente menos incorporadas induz citocinas pró-inflamatórias significativamente reduzidas quando incubado com células mononucleares do sangue periférico (PBMCs) (Grangette et al., 2005). Além disso, a deleção de lp_2991, um repressor da enzima de glicosilação do LTA Gtca3, levou a níveis significativamente maiores de interleucina (IL)-10, IL-12p70 e fator de necrose tumoral (TNF)-α (Meijerink et al., 2010). Em concordância, um mutante ᴅ-Ala em L. rhamnosus GG ou a remoção completa de LTA em L. acidophilus NCFM levaram a respostas pró-inflamatórias fortemente reduzidas (Segers e Lebeer, 2014). Os efeitos na barreira epitelial ainda não foram investigados para esses mutantes.

Interação com o hospedeiro – sistemas imunológicos

Pesquisas in vitro e in vivo demonstraram capacidades imunomoduladoras para L. plantarum WCFS1. A co-cultura de PBMCs com L. plantarum NCIMB 8826 mostrou aumentos significativos em diferentes marcadores de células T ativadas (Dong et al., 2012). L. plantarum WCFS1 induz a expressão de diferentes citocinas pró-inflamatórias, bem como da citocina anti-inflamatória IL-10, por PBMCs (Larché et al., 2003; Van Hemert et al., 2010; Dong et al., 2012), embora a concentração de IL-10 e IL-12 induzidas tenha sido relativamente baixa e moderada em comparação com outras cepas de L. plantarum (Van Hemert et al., 2010). A co-cultura de células dendríticas (DCs) imaturas derivadas de monócitos com L. plantarum WCFS1 ativou as DCs e induziu a expressão das citocinas IL-10, TNF-α e da citocina indutora de TH1 IL-12p70 (Larché et al., 2003; Smelt et al., 2012; Remus et al., 2013). Um perfil de citocinas mais IL-10/IL-12 seria benéfico em uma doença alérgica e autoimune; no entanto, deve-se questionar se essas alterações sutis levarão a um efeito significativo in vivo. Genes de L. plantarum WCFS1 envolvidos na imunomodulação incluem um sistema fosfotransferase de N-acetil-glicosamina/galactosamina, o sistema de quorum sensing LamBDCA, componentes da via de biossíntese e transporte de plantaricina (bacteriocina) e o regulador transcricional lp_2991 (Meijerink et al., 2010; Van Hemert et al., 2010). No entanto, a função desses genes é bastante diferente e, portanto, é provável que diferentes mecanismos estejam subjacentes aos fenótipos observados. Além disso, não há dados humanos disponíveis, pois os mutantes são gerados por modificação genética (OGM), impedindo ensaios em humanos. Abordagens não-OGM, como descritas recentemente para Lactobacillus rhamnosus GG e acopladas ao sequenciamento de próxima geração, podem ser usadas para superar isso e fornecer caminhos para ensaios em humanos para abordar relações de causa e efeito (Rasinkangas et al., 2014).
Em camundongos saudáveis do tipo selvagem, L. plantarum WCFS1 leva a um aumento no número de DCs reguladoras e células T reguladoras no baço (Smelt et al., 2012). No intestino delgado, foi observada uma diminuição na razão Th1/Th2, enquanto no intestino grosso um fenótipo mais regulador foi induzido (Smelt et al., 2013a; Fig. 1). Alguns desses efeitos dependiam da D‐alanilação dos ácidos teicóicos, pois as alterações imunológicas induzidas por L. plantarum WCFS1 não foram observadas quando o mutante negativo para D‐alanilação dltX‐D foi utilizado (Smelt et al., 2013b). Também um estudo cruzado em humanos com voluntários saudáveis indicou estabelecimento de tolerância imunológica (Van Baarlen et al., 2009). Os voluntários consumiram L. plantarum WCFS1 a cada meia hora por 6 h e, em seguida, as respostas de expressão gênica nas células duodenais foram investigadas. Entre os genes regulados estavam numerosos genes envolvidos na regulação imune. Embora essa administração extensa não reflita uma situação de 'vida real', ela fornece um contexto biológico esclarecedor (Van Baarlen et al., 2009). A indução de um fenótipo regulador pode atenuar condições inflamatórias, por exemplo, como observado na RCU. De fato, em um modelo murino de colite induzida por TNBS, a administração de NCIMB 8826 levou a um nível de proteção dependente da dose em colite fraca a moderada (Foligné et al., 2006).

O efeito de L. plantarum WCFS1 na resposta transcricional da mucosa intestinal saudável foi avaliado após uma exposição curta de 1 e 6‐h em voluntários humanos. Em um estudo cruzado, randomizado, controlado por placebo, 15 indivíduos saudáveis foram expostos a 1 × 10^11 UFC de L. plantarum WCFS1, após o que amostras duodenais foram coletadas (Troost et al., 2008). Uma exposição de 1 h demonstrou uma regulação positiva de genes envolvidos na via do complemento (Troost et al., 2008). Ao mesmo tempo, genes envolvidos no metabolismo de lipídios e ácidos graxos, e os principais reguladores transcricionais foram regulados negativamente. O contato inicial entre L. plantarum WCFS1 parece regular negativamente a proliferação e há uma resposta imune primária induzida à presença microbiana (Troost et al., 2008). Em concordância, em uma configuração comparável usando L. rhamnosus GG, a resposta da mucosa foi caracterizada pela indução do desenvolvimento de TH1 (Van Baarlen et al., 2011). Uma exposição prolongada de 6 h está associada à regulação positiva do metabolismo de lipídios/ácidos graxos e estresse oxidativo. Além disso, genes envolvidos na apresentação de antígenos são regulados positivamente (Troost et al., 2008). Esses dados sugerem que a mucosa é inicialmente alarmada, mas após 6 h retorna ao seu estado proliferativo não inflamatório (Troost et al., 2008). Nenhum sinal inflamatório foi expresso em ambos os pontos de tempo.
Estudos com L. plantarum WCSF1 mostraram resultados variáveis na área de doenças alérgicas, possivelmente devido à natureza dos diferentes antígenos. L. plantarum NCIMB 8826 atenuou a resposta de células dendríticas (DCs) derivadas de indivíduos alérgicos a ácaros da poeira doméstica, estimuladas com o alérgeno Der‐p1 do ácaro (Pochard et al., 2005). No entanto, em um estudo com camundongos utilizando um modelo bem estabelecido de sensibilização ao amendoim em animais livres de patógenos, a administração de L. plantarum WCFS1 aumentou significativamente os níveis séricos de IgG1, IgG2, IgE específicas para extrato de amendoim e protease‐1 de mastócitos de camundongo (Meijerink et al., 2012).

Conclusões e direções futuras

Durante os últimos 10 anos, um grande número de mutantes de L. plantarum WCFS1 foi produzido por cientistas para investigar os efeitos de genes únicos ou múltiplos (Tabela 1). A maioria desses mutantes foi estudada em apenas um ou poucos ensaios de triagem, e seria interessante investigar esses mutantes em outros ensaios com foco nas interações hospedeiro‐microrganismo. Conforme indicado acima, mutantes não‐OGM podem agora ser gerados e caracterizados muito mais rapidamente do que antes, utilizando sequenciamento de alto rendimento (Rasinkangas et al., 2014; Derkx et al., 2014). Utilizando esses e outros mutantes não‐OGM em estudos humanos, poderia ser obtida uma compreensão mais aprofundada dos mecanismos de interação hospedeiro‐microrganismo.

L. plantarum WCFS1 é único devido à grande quantidade de estudos moleculares realizados com esta cepa. Isso avançou significativamente nosso conhecimento e indicou várias propriedades que poderiam ser exploradas, como efeitos na função de barreira epitelial, estimulação de células Th1 e o potencial para remover colesterol. Um aspecto importante de segurança das cepas probióticas é a ausência de carreadores de resistência a antibióticos transferíveis (Bories et al., 2008). Nenhum gene de resistência a antibióticos transferível foi identificado no genoma de L. plantarum WCFS1 (Kleerebezem et al., 2003). Portanto, é improvável que a cepa possa transferir genes de resistência a antibióticos. A cepa parental é de origem humana, e L. plantarum possui o status de Presunção Qualificada de Segurança (da Autoridade Europeia de Segurança Alimentar, EFSA) e Geralmente Reconhecido como Seguro (da Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA, FDA). Os probióticos atuais têm um excelente perfil de segurança (mesmo em indivíduos altamente imunocomprometidos), sendo improvável que surjam problemas de segurança em torno de L. plantarum WCFS1 (Van den Nieuwboer et al., 2014a,b, 2015). No entanto, os pesquisadores devem permanecer cientes dos riscos potenciais ao administrar altas dosagens a indivíduos imunocomprometidos. Se L. plantarum WCFS1 pode ser desenvolvido em um probiótico bem-sucedido ainda precisa ser determinado, e ensaios clínicos que demonstrem um benefício à saúde serão necessários.

Referências

Persistência da colonização da mucosa colônica humana por uma cepa probiótica, Lactobacillus rhamnosus GG, após consumo oral

Sequência completa do genoma da bactéria do ácido lático probiótica Lactobacillus acidophilus NCFM
Funções fisiológicas da tiorredoxina e da tiorredoxina redutase
Defeitos na barreira mucosa na síndrome do intestino irritável. Quem deixou a porta aberta?
Atividade da hidrolase de sais biliares em probióticos
Caracterização da O‐acetilação da N‐acetilglicosamina, uma nova variação estrutural do peptideoglicano bacteriano
Formulação probiótica viva microencapsulada administrada por via oral reduz os lipídios séricos em hamsters hipercolesterolêmicos
O secretoma previsto de Lactobacillus plantarum WCFS1 esclarece interações com seu ambiente
Atualização dos critérios utilizados na avaliação da resistência bacteriana a antibióticos de importância humana ou veterinária
Caracterização do fator promotor de agregação de Lactobacillus gasseri, um isolado vaginal
Passagem de Lactobacillus plantarum por um simulador do trato oro‐gastro‐intestinal: efeito da matriz carreadora e análise transcricional de genes associados ao estresse e à probiose
Caracterização genética da resposta a sais biliares em Lactobacillus plantarum e análise de promotores responsivos in vitro e in situ no trato gastrointestinal
Identificação de genes de Lactobacillus plantarum que são induzidos no trato gastrointestinal de camundongos
Identificação baseada em microarranjo de DNA de genes responsivos a bile em Lactobacillus plantarum
Dinâmica da abundância populacional competitiva de mutantes do gene ivi de Lactobacillus plantarum em amostras fecais após passagem pelo trato gastrointestinal de camundongos
Cadeias de transporte de elétrons de Lactobacillus plantarum WCFS1
Doença inflamatória intestinal e o complexo juncional apical
Análise funcional de fatores de adesão putativos em Lactobacillus acidophilus NCFM
A inativação de uma pequena proteína de choque térmico afeta a morfologia celular e a fluidez da membrana em Lactobacillus plantarum WCFS1
O receptor Toll‐like 2 aumenta a integridade da barreira epitelial intestinal associada à ZO‐1 via proteína quinase C
Análise proteômica de células de Lactobacillus plantarum da fase log para estacionária de crescimento e um banco de dados 2‐DE
Soluções sistêmicas por bactérias ácido-lácticas: dos paradigmas à prática
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Uma visão geral dos loci de bacteriocina mosaico pln de Lactobacillus plantarum
Efeitos comparativos de seis linhagens probióticas na função imunológica in vitro
Genômica funcional de bactérias ácido-lácticas: dos alimentos à saúde
Caracterização de uma feruloil esterase de Lactobacillus plantarum
O gene ftsH de Lactobacillus plantarum é um novo membro do regulon de resposta ao estresse CtsR
Recomendações para o uso aprimorado do modelo de colite induzida por TNBS em camundongos na avaliação das propriedades anti-inflamatórias de bactérias ácido-lácticas: aspectos técnicos e microbiológicos
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Glicosilação de proteínas O‐ligadas de Lactobacillus plantarum WCFS1: um espectro estendido de proteínas alvo e sítios de modificação detectados por espectrometria de massas
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Modulação dietética da microbiota colônica humana: atualizando o conceito de prebióticos
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Capacidade anti-inflamatória aumentada de um mutante de Lactobacillus plantarum que sintetiza ácidos teicoicos modificados
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Uma proteína extracelular rica em serina/treonina de Lactobacillus plantarum NCIMB 8826 é um novo fator promotor de agregação com afinidade por mucina
Descoberta da galato descarboxilase de Lactobacillus plantarum WCFS1 envolvida na degradação de taninos
Degradação de taninos por uma nova enzima tanase presente em algumas cepas de Lactobacillus plantarum
Regulação do ganho de peso do hospedeiro e do metabolismo lipídico pela modificação bacteriana de ácidos biliares no intestino
Regulação das proteínas de junção estreita do epitélio humano por Lactobacillus plantarum in vivo e efeitos protetores na barreira epitelial
Detecção de quorum por feromônios peptídicos e sistemas de transdução de sinal de dois componentes em bactérias Gram-positivas
Sequência completa do genoma de Lactobacillus plantarum WCFS1
A biologia extracelular dos lactobacilos
Sistema baseado em Cre-lox para múltiplas deleções gênicas e remoção de marcadores selecionáveis em Lactobacillus plantarum
Análise funcional de quatro membros da família de hidrolases de sais biliares e penicilina acilase em Lactobacillus plantarum WCFS1
Anotação melhorada de membros da superfamília de hidrolases de ácidos biliares conjugados em bactérias Gram-positivas
O papel dos linfócitos T na patogênese da asma
GtfA e GtfB são ambos necessários para a O-glicosilação de proteínas em Lactobacillus plantarum
A inativação de sistemas reguladores de três componentes revela que o fenótipo aparentemente constitutivo de produção de plantaricina exibido por Lactobacillus plantarum em meio sólido é regulado por detecção de quorum
Expressão espacial e temporal de genes de Lactobacillus plantarum nos tratos gastrointestinais de camundongos
Estilo de vida de Lactobacillus plantarum no ceco de camundongos
Convergência nas respostas adaptativas intestinais de probióticos Lactobacillus em humanos e camundongos
Identificação de loci genéticos em Lactobacillus plantarum que modulam a resposta imune de células dendríticas usando hibridização genômica comparativa
Efeitos imunomoduladores de probióticos potenciais em um modelo de sensibilização ao amendoim em camundongos
Explorando a diversidade do genoma de Lactobacillus plantarum usando microarranjos
Sequência completa do genoma do probiótico Lactobacillus rhamnosus ATCC 53103
Isolamento de lactobacilos degradadores de taninos de humanos e alimentos fermentados
A inativação do gene da alanina racemase em Lactobacillus plantarum resulta em defeitos de septação e perfuração da parede celular
Adaptação do sistema de expressão controlado por nisina em Lactobacillus plantarum: uma ferramenta para estudar efeitos biológicos in vivo
Atividade imunorreguladora direta de bactérias lácticas em células dendríticas pulsadas com Der p 1 de pacientes alérgicos
Identificação baseada em biodiversidade e caracterização funcional da adesina específica para manose de Lactobacillus plantarum
Caracterização genômica de derivados não aderentes a muco de Lactobacillus rhamnosus GG revela genes que afetam a biogênese de pili
Impacto de 4 aglomerados de polissacarídeos capsulares de Lactobacillus plantarum na composição de glicanos de superfície e sinalização celular do hospedeiro
Impacto da sortase de Lactobacillus plantarum na classificação de proteínas-alvo, persistência gastrointestinal e modulação da resposta imune do hospedeiro
Modulação dependente de ácido tânico de características selecionadas de Lactobacillus plantarum ligadas à sobrevivência gastrointestinal
Caracterização de uma nova organização do locus de plantaricina em Lactobacillus plantarum J23 produtor de bacteriocina indutível originário de mosto de uva
Identificação de hidrolases chave do peptideoglicano para morfogênese, autólise e composição do peptideoglicano de Lactobacillus plantarum WCFS1
Diversidade genética do locus pln entre cepas enológicas de Lactobacillus plantarum
Identificação do metabolismo de frutooligossacarídeos prebióticos em Lactobacillus plantarum WCFS1 através de microarranjos
Probióticos e outros micróbios funcionais: dos mercados aos mecanismos
A junção oclusiva: um complexo multifuncional
Rumo a uma melhor compreensão das interações entre Lactobacillus rhamnosus GG e o hospedeiro
A tiorredoxina redutase é um fator chave na resposta ao estresse oxidativo de Lactobacillus plantarum WCFS1
Diversidade genômica e versatilidade de Lactobacillus plantarum, um engenheiro metabólico natural
L. plantarum, L. salivarius e L. lactis atenuam respostas Th2 e aumentam frequências de Treg em camundongos saudáveis de maneira dependente da cepa
Probióticos podem gerar respostas de células T FoxP3 no intestino delgado e simultaneamente induzir ativação de células T CD4 e CD8 no intestino grosso
O impacto da D-alanilação do ácido teicoico de Lactobacillus plantarum WCFS1 na geração de células T efetoras e reguladoras em camundongos saudáveis
Controle mediado por sigma54 do sistema fosfotransferase da manose em Lactobacillus plantarum impacta o metabolismo de carboidratos
Um sistema regulador de dois componentes semelhante a agr em Lactobacillus plantarum está envolvido na produção de um novo peptídeo cíclico e na regulação da aderência
Compreendendo o quorum sensing em lactobacilos: um foco especial em Lactobacillus plantarum WCFS1
Expandindo o potencial biotecnológico de lactobacilos através da genômica comparativa de 213 cepas e gêneros associados
Reconstrução in silico das vias metabólicas de Lactobacillus plantarum: comparando previsões de exigências nutricionais com aquelas de experimentos de crescimento
Análise do crescimento de Lactobacillus plantarum WCFS1 em meio complexo usando um modelo metabólico em escala genômica
Lactobacillus fermentum NCIMB 5221 tem uma maior produção de ácido ferúlico em comparação com outros Lactobacilos produtores de esterase de ácido ferúlico
A estrutura de um ácido teicóico de parede alternativo produzido por um mutante de Lactobacillus plantarum WCFS1 contém uma cadeia principal de poli(ribitol fosfato) ligada em 1,5 com substituições 2‐α‐d‐glucosil
Identificação da resposta transcricional da mucosa intestinal humana ao Lactobacillus plantarum WCFS1 in vivo
O dente doce das bactérias: temas comuns em glicoconjugados bacterianos
Regulação da permeabilidade das junções oclusivas por bactérias intestinais e componentes dietéticos
Indução diferencial das vias de NF‐κB por Lactobacillus plantarum no duodeno de humanos saudáveis correlacionando-se com tolerância imune
Respostas transcriptômicas da mucosa humana in vivo a três lactobacilos indicam como os probióticos podem modular vias celulares humanas
Modulação da robustez gastrointestinal de Lactobacillus plantarum por condições de fermentação permite a identificação de marcadores de robustez bacteriana
Persistência intestinal congruente específica de cepa de Lactobacillus plantarum em um sistema in vitro de mimetização intestinal e em voluntários humanos
Adaptações genotípicas associadas à persistência prolongada de Lactobacillus plantarum no trato digestivo murino
A administração de probióticos e simbióticos em adultos imunocomprometidos: é segura?
Segurança de probióticos e simbióticos em lactentes com menos de dois anos de idade
Segurança de probióticos e simbióticos em crianças com menos de 18 anos de idade
Biofilmes de espécies mistas de Listeria monocytogenes e Lactobacillus plantarum mostram resistência aumentada ao cloreto de benzalcônio e ao ácido peracético
Identificação de genes de Lactobacillus plantarum que modulam a resposta de citocinas de células mononucleares do sangue periférico humano
Análise funcional de três plasmídeos de Lactobacillus plantarum
Farmacocinética de Lactobacillus plantarum NCIMB 8826, Lactobacillus fermentum KLD e Lactococcus lactis MG 1363 no trato gastrointestinal humano
Engenharia genômica mediada por recombinases de profagos em Lactobacillus plantarum
A inativação de ccpA e a aeração afetam o crescimento, a produção de metabólitos e a tolerância ao estresse em Lactobacillus plantarum WCFS1