Hasna Hanchi

1 Nutraceuticals and Functional Proteomics Potential of Biodiversity in Tunisia, Institutul Superior de Științe Biologice Aplicate din Tunis (ISSBAT), Universitatea din Tunis El Manar, Tunis, Tunisia

Walid Mottawea

2 Facultatea de Științe ale Sănătății, Școala de Științe Nutritive, Universitatea din Ottawa, Ottawa, ON, Canada

3 Departamentul de Microbiologie și Imunologie, Facultatea de Farmacie, Universitatea Mansoura, Mansoura, Egipt

Khaled Sebei

1 Nutraceuticals and Functional Proteomics Potential of Biodiversity in Tunisia, Institutul Superior de Științe Biologice Aplicate din Tunis (ISSBAT), Universitatea din Tunis El Manar, Tunis, Tunisia

Riadh Hammami

2 Facultatea de Științe ale Sănătății, Școala de Științe Nutritive, Universitatea din Ottawa, Ottawa, ON, Canada

Abstract

Introducere

Legislație

enterococ

Avantajele enterococilor și bacteriocinelor acestora

Activitate cu spectru larg

Producători multi-bacteriocinici

Enterococii sunt în mod caracteristic toleranți la pH-uri extreme, temperaturi și concentrații mari de sare (Fisher și Phillips, 2009). Mai mult, unele tulpini de enterococi găzduiesc simultan multe gene legate de bacteriocină, care le oferă un avantaj competitiv față de alte specii microbiene din nișe ecologice (Vandera și colab., 2017). Aceste caracteristici sunt utile în aplicații alimentare împotriva deteriorării și contaminării organismelor patogene (Henning și colab., 2015). Cintas și colegii au raportat că E. faecium L50, un producător de enterocină L50A și L50B, este capabil să producă alte două bacteriocine suplimentare (enterocina P și enterocina Q) la 37 ° și respectiv 47 ° C (Cintas și colab., 2000 ). La fel, s-a arătat recent că E. durans 61A produce simultan forme formilate și neformilate de enterocine L50A și L50B, precum și durancină 61A, o nouă peptidă glicozilată 5217 Da (Hanchi și colab., 2016). Au fost raportate mai multe alte tulpini multi-bacteriocinogene, cum ar fi E. faecium NKR-5-3 (Perez și colab., 2012), E. faecium WHE 81 (Izquierdo și colab., 2009), E. faecium LM-2 (Liu G. și colab., 2011) și E. faecium MMRA (Rehaiem și colab., 2014).

Aplicațiile actuale ale enterococilor și bacteriocinelor acestora

Schema de decizie propusă pentru evaluarea siguranței candidaților probiotici Enterococci care conduc la cereri de alimente/furaje. Adaptat de la EFSA Panel on Biological Hazards (2011), EFSA (2012a) și Laulund și colab. (2017).

Rezumatul principalelor aplicații ale tulpinilor de enterococi și bacteriocinelor acestora.

Enterococi și bacteriocinele lor din alimente

tabelul 1

Metode recomandate pentru evaluarea siguranței Enterococcus (specii non-QPS).

TesteMetodeReferințe
TESTE DE SUSCEPTIBILITATE ANTIBIOTICĂ
Sensibilitate fenotipică la antibiotice: AmpicilinăConcentrații minime de inhibitori MIC (mg/L sau μg/mL; Testare de sensibilitate: EUCAST/CLSI, standard ISO)EFSA, 2012a
ALTE CONSIDERAȚII
Sensibilitate la antibiotice relevante clinic (vancomicină, gentamicină, kanamicină, streptomicină, eritromicină, clindamicină, tetraciclină, cloramfenicol)Concentrații minime de inhibitori (MIC) (mg/L sau μg/mL; Testare de sensibilitate: EUCAST/CLSI, standard ISO)EFSA, 2012b; Laulund și colab., 2017
DETECȚIA MARCATORILOR DE VIRULENȚĂ ASOCIAȚI CU TÂRZILE SPITALULUI
IS16PCRWerner și colab., 2011
în specialTehnici de hibridizareHendrickx și colab., 2007
hylEfmPCRRice și colab., 2003
Metode alternative:
-Hibridizare la lizatele coloniei-Pete sudice		Singh și colab., 1998
ALTE CONSIDERAȚII
* Evaluarea genotipică- Tastarea secvenței multilocus (MLST)
- Amprenta ADN
- PCR
Operonii de vancomicină (vanA, vanB, vanC, vanD, vanE, vanG, vanM, vanL, vanN) Teo și colab., 2011
Gene adezive de suprafață (efaAfs, efaAfm) Eaton și Gasson, 2001
Genele citolizinei (cylLL, cylLs, cylM, cylB, cylA)
Gena proteinei de agregare (agg)
Metalloendopeptidaza extracelulară gelE Nakayama și colab., 2002
* Evaluarea fenotipică
Activitate hemoliticăTest de activitate hemolitică pe 5% plăci de agar Columbia din sânge de oaie sau de calSemedo și colab., 2003
Hidroliza gelatineiTest pentru activitatea gelatinazei pe plăci de agar Todd-Hewitt (TH) care conțin 3% gelatinăQin și colab., 2000
DETECTAREA AMINELOR BIOGENICE
- Histamina
- Putrescine
- Feniletilamina
- Cadavru		- HPLC cu cromatografie lichidă de înaltă presiuneGrupul EFSA privind pericolele biologice, 2011
Metode alternative (pentru histamină)
- Metode fluorometrice - Imunoanalize		FDA, 2011
- Analiza injecției de debitHungerford și colab., 2001
- Metoda colorimetricăPatange și colab., 2005
Detectarea microorganismelor aminoacizi decarboxilaz-pozitive- Laborator cantitativ în timp real pentru producerea histaminei PCR - metodă de detectare in vitro (analiză enzimatică sau chimică)Landete și colab., 2007; Grupul EFSA privind pericolele biologice, 2011; FDA, 2011
PRODUCȚIE DE TOXINĂ
- Potențial citotoxicTest de citotoxicitate cu celule VeroLaulund și colab., 2017
Genom complet (când este disponibil)NGSEFSA, 2012a

Activitatea antimicrobiană a bacteriocinelor împotriva agenților patogeni de origine alimentară și a bacteriilor de deteriorare a atras o atenție considerabilă pentru aplicarea lor în conservarea alimentelor (Barbosa și colab., 2017; Pisoschi și colab., 2018). În plus, utilizarea bacteriocinelor poate ajuta la reducerea utilizării conservanților chimici și/sau a intensității căldurii și a altor tratamente fizice (Yang și colab., 2014). În ultimii ani, s-au făcut eforturi considerabile pentru a dezvolta aplicații de bacteriocine și tulpini bacteriocinogene în multe produse alimentare. E. faecium și E. faecalis sunt bacteriocine producătoare de specii predominante în hrană (Cotter și colab., 2005; Javed și colab., 2011). Bacteriocinele lor pot preveni creșterea altor câteva bacterii precum L. monocytogenes, Staphylococcus aureus și Vibrio cholerae.

Lactate

Legume fermentate

Produse din carne

Enterococii ca probiotice

Potențialul terapeutic al bacteriocinelor enterococice

Bacteriocinele reprezintă o alternativă interesantă la utilizarea antibioticelor, care au creat mari îngrijorări publice datorită apariției rezistenței antimicrobiene. Sunt necesari urgent noi compuși și metode terapeutice pentru tratarea infecțiilor cauzate de agenți patogeni rezistenți la antibiotice și limitarea răspândirii acestora. Prin urmare, este nevoie să descoperim noi agenți antimicrobieni și să dezvoltăm strategii inovatoare pentru combaterea acestor agenți patogeni (Hammami și colab., 2013).

Tratamentul bolilor gastrointestinale

Tratamentul infecțiilor cutanate

Enterocinele sunt studiate pe larg pentru a fi utilizate în tratamentul acneei (Figura (Figura 2). 2). De exemplu, loțiunea CBT SL-5 preparată cu bacteriocină produsă de E. faecalis SL-5 a redus semnificativ leziunile inflamatorii cauzate de Propionibacterium acnes, sugerând un rol potențial în tratamentul acneei ca alternativă la antibiotice (Kang și colab., 2009) . Un studiu clinic recent a demonstrat efectul leishmanicid al enterocinei AS-48, care a fost letal atât pe promastigotele axenice, cât și pe amastigotele Leishmaniei la concentrații micromolare scăzute, cu toxicitate redusă asupra celulei gazdă (Abengózar și colab., 2017). Anterior, a fost emis un brevet pentru utilizarea AS-48 combinat cu lizozim pentru aplicații împotriva acneei și a altor infecții bacteriene ale pielii care vizează P. acnes și S. aureus (Maqueda Abreu și colab., 2014).

Tratamentul infecțiilor cauzate de bacterii rezistente la antibiotice

Infecțiile nosocomiale care implică bacterii rezistente la medicamente sunt o preocupare majoră în spitale. Acestea contribuie la creșterea morbidității, durata șederii și costul îngrijirii. Principalele organisme multi-rezistente includ S. aureus rezistent la meticilină (MRSA), Enterococi rezistenți la vancomicină (VRE) și membri Enterobacteriaceae care generează beta-lactamază cu spectru extins (ESBL) (Lebreton și colab., 2013). Datorită activității lor împotriva tulpinilor importante din punct de vedere clinic și a activității sinergice cu alte bacteriocine și antibiotice, enterocinele ar putea fi utilizate în tratamentul infecțiilor nosocomiale cauzate de aceste bacterii rezistente (Hammami și colab., 2013).

Tratamentul stafilococului auriu rezistent la meticilină (MRSA)

S. aureus rezistent la meticilină (MRSA) este de obicei rezistent la oxacilină, cloxacilină și alte antibiotice semisintetice legate de penicilină. Ele pot fi, de asemenea, rezistente la tetraciclină, clindamicină, cefalosporine, macrolide, chinolone și alte antibiotice. În comunitate, majoritatea infecțiilor cu SARM sunt infecții ale pielii și ale țesuturilor moi. În instituția medicală, MRSA provoacă bacteriemie, septicemie, endocardită, pneumonie și infecții ale locului chirurgical (Lee și colab., 2016). Eficacitatea vancomicinei, antibioticul tradițional ales pentru tratarea acestor infecții, a scăzut odată cu apariția tulpinilor rezistente (Fair și Tor, 2014). Alternativ, bacteriocinele E50-52 și B602 s-au dovedit eficiente împotriva tulpinilor rezistente la antibiotice în infecțiile nosocomiale (Svetoch și colab., 2009). În plus, enterocinele DD28 și DD93 au fost identificate ca agenți anti-MRSA (Al Atya și colab., 2016). În mod similar, durancin 61A singur sau în combinație cu vancomicină s-a dovedit a fi eficient împotriva MRSA clinică (Hanchi și colab., 2017), care, prin urmare, poate oferi o posibilă opțiune terapeutică pentru tratamentul infecțiilor cu MRSA.

Tratamentul enterococilor rezistenți la vancomicină (VRE)

Răspândirea VRE poate duce la izolate clinice rezistente la toate antibioticele, deoarece enterococii au devenit agenți patogeni nosocomiali importanți și un rezervor pentru genele de rezistență (Fair și Tor, 2014). Interesant, două peptide produse de E. faecium DSH20 (35 kDa) și E. faecalis 478 au arătat activități puternice împotriva VRE (Shokri și colab., 2014; Phumisantiphong și colab., 2017) care pot oferi o terapie alternativă pentru rezistența la medicamente tulpini. În mod similar, durancin 61A s-a dovedit eficient împotriva izolatelor clinice VRE (Hanchi și colab., 2017).

Activitate antiinflamatoare

S-a constatat că E. durans M4-5 produce butirat, un produs metabolic care induce efecte antiinflamatorii semnificative și contribuie la integritatea epitelială intestinală. Această bacterie antiinflamatoare nouă poate fi utilă în mod preferențial ca tratament profilactic pentru a evita bolile inflamatorii intestinale (Avram-Hananel și colab., 2010). Mai recent, sa constatat că administrarea de E. durans EP1 crește cantitatea de Faecalibacterium prausnitzii, o bacterie producătoare de butirat, care este cunoscută pentru efectele sale antiinflamatorii (Carasi și colab., 2017).

Concluzii și perspective

Genul Enterococcus este membru al LAB-urilor și constituie o parte a microbiotei asociate omului, inclusiv în gură, piele și GIT. Unele tulpini de Enterococcus au multe proprietăți interesante, cum ar fi producerea și viabilitatea multi-bacteriocinei în diferite matrice, inclusiv alimente și GIT, care evidențiază utilizarea lor potențială ca conservanți naturali în alimente, ca probiotice sau ca alternative viabile la antibiotice. În plus, bacteriocinele enterococi sunt recunoscute pentru activitatea lor antimicrobiană cu spectru larg, incluzând agenți patogeni Gram-pozitivi alimentari, cum ar fi aminele biogene producătoare de bacterii (Laukova și colab., 2017), L. monocytogenes și bacteriile Gram-negative. Mai mult, unele bacteriocine posedă activitate antifungică și/sau antivirală și pot inhiba, de asemenea, bacteriile sporulante, precum C. botulinum și B. cereus și, în unele cazuri, pot inhiba endosporii (Grande Burgos și colab., 2014). Aceste caracteristici oferă justificarea numirii tulpinilor bacteriocinogene de Enterococcus ca candidați importanți pentru aplicații pentru sănătatea alimentară, umană și animală.

Contribuțiile autorului

HH și RH au proiectat manuscrisul. HH a scris manuscrisul. WM, KS și RH au evaluat critic manuscrisul.

Declarație privind conflictul de interese

Autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricărei relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretată ca un potențial conflict de interese.