Para qué sirve Propionibacterium freudenreichii: beneficios

Propionibacterium freudenreichii es una bacteria probiótica ampliamente utilizada en la industria alimentaria, especialmente como cultivo iniciador y de maduración en la elaboración de quesos de tipo suizo como Emmental, Gruyère o Maasdam.

Es precisamente una de las bacterias responsables del sabor ligeramente dulce y a nuez característico de estos quesos y también de sus famosos agujeros. Durante la fermentación produce ácido propiónico, ácido acético y dióxido de carbono; este último queda atrapado dentro de la masa del queso formando los típicos ojos o cavidades.

En un queso Emmental pueden encontrarse cantidades enormes de estas bacterias, del orden de cientos de millones o incluso miles de millones de células por gramo, dependiendo del queso y del momento de maduración.

Pero lo que hace especialmente interesante a Propionibacterium freudenreichii es que ha pasado de ser una bacteria conocida principalmente por los queseros a convertirse en un microorganismo muy estudiado por sus posibles aplicaciones sobre la microbiota, la mucosa intestinal, el sistema inmunitario y el metabolismo.

Propiedades de Propionibacterium freudenreichii

Propionibacterium freudenreichii pertenece al grupo de las denominadas propionibacterias lácteas, llamadas así porque producen ácido propiónico como uno de los principales productos finales de su metabolismo.

No debemos confundirlas con las antiguamente llamadas propionibacterias cutáneas. La bacteria relacionada con el acné, por ejemplo, se denominaba antiguamente Propionibacterium acnes, pero actualmente se clasifica como Cutibacterium acnes. No es una cepa patógena de P. freudenreichii, sino otra especie diferente.

P. freudenreichii no forma parte habitualmente de nuestra microbiota intestinal residente. Podemos encontrarla fundamentalmente en leche cruda, quesos y otros alimentos fermentados y, cuando la ingerimos, puede atravesar el aparato digestivo manteniéndose viable y metabólicamente activa durante el tránsito intestinal. Esta resistencia es precisamente una de las características que más interés despierta desde el punto de vista probiótico.

Además, posee una extraordinaria capacidad metabólica. Algunas cepas pueden producir diferentes vitaminas del grupo B, especialmente vitamina B12 o cobalamina, además de riboflavina, folatos y otros metabolitos interesantes. También produce ácido propiónico, ácido acético, determinados compuestos bifidogénicos y, dependiendo de la cepa y del medio en el que crezca, puede intervenir en la formación de ácido linoleico conjugado.

Esto explica que además de utilizarse para fabricar queso se haya estudiado como microorganismo destinado a la producción natural de vitamina B12 y otros compuestos funcionales.

Modifica beneficiosamente la microbiota intestinal

Uno de los principales motivos por los que Propionibacterium freudenreichii resulta tan interesante es su capacidad para influir sobre otras bacterias del intestino.

Para que un microorganismo tenga utilidad como probiótico necesita primero superar un recorrido bastante complicado. Tiene que soportar la acidez gástrica, las enzimas digestivas y posteriormente las sales biliares antes de alcanzar el intestino.

P. freudenreichii es una bacteria especialmente resistente y diferentes cepas han demostrado una buena supervivencia durante el tránsito gastrointestinal. Incluso se ha detectado actividad metabólica de la bacteria después de atravesar el aparato digestivo humano.

También presenta, según la cepa, capacidad de adhesión a células intestinales y al moco, algo interesante porque permite una interacción más estrecha con la mucosa.

Pero una de sus propiedades más llamativas es su efecto bifidogénico.

Determinadas cepas de P. freudenreichii producen compuestos capaces de estimular el crecimiento de las bifidobacterias presentes en el intestino. Por eso en algunos trabajos se observa un aumento de determinadas poblaciones beneficiosas y una modificación del metabolismo de la microbiota intestinal.

Aquí conviene distinguir dos conceptos. P. freudenreichii es un probiótico, porque hablamos de un microorganismo vivo. No es propiamente un prebiótico. Sin embargo, puede producir sustancias con efecto bifidogénico que favorecen el crecimiento de otras bacterias beneficiosas.

Esta combinación me parece especialmente interesante: no solamente aportamos una bacteria, sino que esa bacteria puede ayudar a modificar el ecosistema en el que vive.

Producción de ácidos grasos de cadena corta

Una de las características fundamentales de P. freudenreichii es la producción de ácidos grasos de cadena corta, principalmente propionato y acetato.

Además, mediante su interacción con el resto de la microbiota puede modificar la producción intestinal de otros ácidos grasos de cadena corta como el butirato.

Estos compuestos tienen muchísimas funciones dentro del colon. Participan en la regulación del pH intestinal, interactúan con las células de la mucosa y con el sistema inmunitario y forman parte de la comunicación que existe entre microbiota y organismo.

El butirato es especialmente conocido porque constituye una de las principales fuentes de energía de los colonocitos, las células que recubren el intestino grueso.

Los ácidos grasos de cadena corta también intervienen en diferentes mecanismos relacionados con:

• mantenimiento de la barrera intestinal;

• regulación de procesos inflamatorios;

• metabolismo energético;

• absorción mineral;

• comunicación con el sistema inmunitario;

• y control del crecimiento de determinados microorganismos.

De ahí que una bacteria capaz de modificar este ambiente metabólico pueda tener efectos que van mucho más allá de simplemente estar presente unas horas dentro del intestino.

Otros mecanismos probióticos

Dependiendo de la cepa, Propionibacterium freudenreichii presenta además una serie de propiedades muy interesantes.

Entre ellas encontramos la producción de bacteriocinas y otros compuestos antimicrobianos, capaces de dificultar el desarrollo de determinados microorganismos.

Se han estudiado también compuestos con actividad antifúngica y diferentes mecanismos que pueden interferir con microorganismos potencialmente patógenos.

Algunas cepas pueden producir vitaminas del grupo B, entre ellas:

• vitamina B2 o riboflavina;

• vitamina B7 o biotina;

• vitamina B9 o folato;

• y especialmente vitamina B12 o cobalamina.

La capacidad de producir vitamina B12 resulta especialmente interesante porque relativamente pocas bacterias utilizadas en alimentación son capaces de sintetizarla.

También puede producir trehalosa, ácido linoleico conjugado y diferentes metabolitos que participan en la interacción con la microbiota.

Presenta además actividad β-galactosidasa, la enzima implicada en la degradación de la lactosa, una característica lógica si tenemos en cuenta su adaptación al medio lácteo.

Otras investigaciones han observado una reducción de la actividad de β-glucuronidasa intestinal. Esta enzima merece atención porque determinadas bacterias intestinales pueden utilizarla para desconjugar sustancias previamente metabolizadas por el hígado y eliminadas a través de la bilis, permitiendo que vuelvan a ser absorbidas.

Por eso la actividad β-glucuronidasa de la microbiota se estudia dentro del metabolismo de hormonas, toxinas y diferentes compuestos que circulan a través del intestino.

Propionibacterium freudenreichii frente a microorganismos intestinales

También se ha investigado la capacidad de diferentes cepas para dificultar la adhesión de microorganismos a la mucosa intestinal.

Este es un mecanismo probiótico muy interesante porque para que muchos microorganismos produzcan problemas necesitan primero adherirse al epitelio.

Se han estudiado interacciones con diferentes bacterias intestinales y también se ha observado experimentalmente capacidad para reducir la adhesión de Helicobacter pylori a células epiteliales.

Esto explica que P. freudenreichii aparezca también en investigaciones relacionadas con la colonización por Helicobacter pylori.

Algo parecido ocurre con Candida. Las propionibacterias lácteas pueden generar un ambiente ácido y producir metabolitos con actividad antifúngica, lo que explica su interés dentro del estudio del equilibrio entre bacterias y levaduras en el ecosistema intestinal.

Propionibacterium freudenreichii e inflamación intestinal

Otra de las propiedades más interesantes de determinadas cepas de P. freudenreichii es su capacidad inmunomoduladora y antiinflamatoria.

Se ha observado que algunas cepas pueden favorecer la producción de la citocina antiinflamatoria IL-10 y modular citocinas proinflamatorias como IL-1β, IL-6 y TNF-α.

Y aquí nuevamente tenemos que hablar de cepas, porque unas presentan una capacidad inmunomoduladora mucho mayor que otras.

Precisamente seleccionando cepas con una elevada capacidad para inducir IL-10 se han observado efectos protectores en modelos experimentales de colitis. También se han estudiado modificaciones de las proteínas de unión estrecha de la barrera intestinal y de diferentes rutas inflamatorias.

Todo esto convierte a P. freudenreichii en una bacteria especialmente interesante cuando trabajamos sobre microbiota, mucosa e inflamación intestinal.

Propionibacterium freudenreichii y cáncer de colon

Esta es probablemente una de las líneas de investigación más curiosas de esta bacteria y fue una de las razones por las que escribí originalmente sobre ella.

Propionibacterium freudenreichii produce principalmente propionato y acetato.

Estos ácidos grasos de cadena corta han demostrado experimentalmente la capacidad de inducir apoptosis, es decir, muerte celular programada, en determinadas células tumorales del colon.

El mecanismo resulta especialmente interesante porque actúa sobre las mitocondrias.

En células de adenocarcinoma colorrectal, el propionato y el acetato producidos por propionibacterias pueden provocar pérdida del potencial de membrana mitocondrial, generación de especies reactivas de oxígeno, activación de caspasas y finalmente apoptosis de la célula tumoral.

Por eso esta bacteria ha llamado la atención dentro del estudio de la quimioprevención del cáncer colorrectal y de la relación entre microbiota, metabolitos bacterianos y comportamiento de las células del colon.

Y esta línea de investigación no se limita al cáncer colorrectal.

Propionibacterium freudenreichii y cáncer gástrico

También se ha estudiado una leche fermentada específicamente con Propionibacterium freudenreichii sobre células humanas de cáncer gástrico.

Los metabolitos producidos durante la fermentación indujeron diferentes características propias de la apoptosis: alteraciones mitocondriales, activación de caspasas, fragmentación del ADN y cambios en el ciclo celular.

Además, en este modelo experimental la leche fermentada aumentó la citotoxicidad de camptotecina, un compuesto antitumoral utilizado como referencia en este tipo de investigación.

Me parece particularmente interesante porque nuevamente no estamos estudiando simplemente “una bacteria buena”, sino las sustancias que fabrica esa bacteria y la forma en la que esas sustancias interactúan directamente con nuestras células.

Otros mecanismos estudiados en relación con el cáncer

Las propionibacterias lácteas también se han investigado por otras propiedades que pueden resultar interesantes dentro del terreno de la carcinogénesis.

Entre ellas encontramos:

• actividad antimutagénica frente a determinados agentes;

• capacidad de unirse a algunas toxinas y compuestos potencialmente carcinogénicos;

• interacción con micotoxinas como aflatoxina B1;

• unión experimental a determinados metales pesados como cadmio y plomo;

• disminución de determinadas actividades enzimáticas bacterianas como la β-glucuronidasa;

• modificación de señales relacionadas con apoptosis;

• e interacción con mecanismos inmunitarios implicados en el reconocimiento de células alteradas.

También se ha estudiado la combinación de metabolitos de P. freudenreichii con vías apoptóticas como TRAIL, observándose una mayor sensibilidad de determinadas células de cáncer colorrectal a la muerte celular programada.

Todo ello explica el interés que esta bacteria continúa despertando dentro del estudio del cáncer digestivo y, especialmente, del cáncer de colon.

Usos de Propionibacterium freudenreichii

Por sus propiedades sobre microbiota, producción de ácidos grasos de cadena corta, mucosa intestinal e inmunidad, Propionibacterium freudenreichii se utiliza o se estudia especialmente en relación con:

• síndrome de intestino irritable;

• alteraciones de la microbiota intestinal;

• alergias y regulación de la respuesta inmunitaria;

• colitis;

• colitis ulcerosa;

• Helicobacter pylori;

• candidiasis y equilibrio bacterias-levaduras;

• estreñimiento;

• mantenimiento de la barrera intestinal;

• regulación del sistema inmunitario;

• producción intestinal de metabolitos beneficiosos;

• y prevención y terreno del cáncer de colon.

Otra de sus aplicaciones que me parece especialmente interesante es utilizarla como bacteria bifidogénica, es decir, no solamente buscando el efecto directo de P. freudenreichii, sino utilizándola para favorecer la presencia de bifidobacterias propias del individuo.

Este planteamiento cambia bastante la manera de entender los probióticos.

No siempre queremos introducir una bacteria esperando que colonice permanentemente el intestino. A veces queremos que pase por él, produzca determinados metabolitos, dialogue con nuestras células y modifique temporalmente el ambiente para favorecer a otras especies que ya viven allí.

Y Propionibacterium freudenreichii es un magnífico ejemplo de ello.

Contraindicaciones de Propionibacterium freudenreichii

Las propionibacterias lácteas tienen una larga historia de utilización alimentaria. Propionibacterium freudenreichii se consume desde hace muchísimo tiempo a través de quesos de tipo suizo y determinadas cepas cuentan con un amplio historial de seguridad.

Además, se considera una especie particularmente resistente, capaz de sobrevivir tanto durante la elaboración y maduración del queso como durante el tránsito digestivo.

Como ocurre con todos los probióticos, el comportamiento no es idéntico en todas las cepas. Por eso cuando utilizamos un suplemento me interesa saber qué cepa contiene realmente el producto, no solamente que en la etiqueta aparezca escrito Propionibacterium freudenreichii.

Y este es probablemente uno de los aspectos más importantes de todo el artículo.

Cuando hablamos de probióticos no deberíamos quedarnos únicamente con el nombre de la especie.

La cepa importa.

Dos cepas de la misma bacteria pueden diferenciarse enormemente en su capacidad para sobrevivir al estómago, adherirse a la mucosa, producir vitamina B12, estimular bifidobacterias o modular la respuesta inmunitaria.

Precisamente por eso Propionibacterium freudenreichii me parece una bacteria tan interesante: debajo de un microorganismo que durante generaciones hemos relacionado simplemente con los agujeros del queso se esconde una enorme fábrica de metabolitos capaces de modificar el ambiente intestinal y comunicarse con nuestro organismo.