Enterococos

2.4.3.2 Actividades hidrolíticas de los enterococos

Se sabe que los enterococos producen tres tipos de enzimas que contribuyen a su patogenicidad oportunista: la hialuronidasa, la gelatinasa y la serina proteasa . La hialuronidasa, codificada por el gen cromosómico hyl, degrada el principal constituyente de la matriz extracelular de las células del huésped, el ácido hialurónico, facilitando la invasión de los tejidos y la propagación de las toxinas.

La gelatinasa, codificada por el gen cromosómico gelE, es una metaloproteasa de zinc activa sobre la gelatina pero también sobre el colágeno, la caseína, la hemoglobina, la β-insulina y otros péptidos biológicamente activos . Esta enzima también contribuye al proceso de formación de biopelículas, que puede facilitar la colonización de los tejidos y la persistencia en los sitios de infección , . La proteasa de serina, codificada por el gen sprE, situado aguas arriba de gelE y co-transcrito con este último, también participa en la patogénesis al degradar los tejidos del huésped .

Los enterococos contribuyen al desarrollo de los sabores del queso durante la maduración debido a sus actividades proteolíticas y lipolíticas y a su capacidad para producir ácidos grasos volátiles o de cadena larga, diacetilo, acetoína y otros compuestos volátiles . Según , E. faecium participa en el desarrollo del sabor, el aroma, el color y la textura. Por lo tanto, contribuye al perfil sensorial general de ciertos quesos. Estas cualidades también la convierten en una flora de elección para otros productos fermentados como las verduras o las carnes.

Mientras que las actividades proteolíticas de las bacterias lácticas están bien descritas en la literatura sobre productos fermentados, las de los enterococos son menos conocidas . Son más bien escasas en los productos lácteos, a excepción de algunas cepas de E. faecalis . Según , dentro de este género, el nivel de actividad proteolítica depende de la especie y de la cepa dentro de la misma especie. Las proteasas mejor descritas son capaces de hidrolizar la caseína, pero también la β-lactoglobulina y la α-lactalbúmina . Muchos estudios demuestran que los quesos producidos a partir de leches inoculadas con E. faecalis tienen una actividad proteolítica más elevada que los quesos producidos sin estas enzimas. Los trabajos realizados sobre el crecimiento de 24 cepas de E. faecium y 60 cepas de E. faecalis en leche desnatada a 37°C, muestran que las actividades proteolíticas de E. faecalis son muy superiores a las de E. faecium. Estos resultados se confirman por y en productos lácteos y por en enterococos aislados de huevo entero líquido pasteurizado y responsables de su deterioro.

Se considera que la posterior degradación de los aminoácidos tiene un impacto importante en el desarrollo del aroma de los quesos. Las actividades proteolíticas también pueden ser responsables de la formación de aminas biógenas por parte de los enterococos a partir de los aminoácidos que ellos (u otros tipos de bacterias) han liberado . La figura 2.6 muestra las diferentes aminas biógenas que pueden formarse en los alimentos que se estropean.

Figura 2.6. Formación de aminas biógenas en matrices alimentarias en respuesta a actividades metabólicas microbiológicas. Las flechas grises representan las reacciones de descarboxilación que conducen directamente a la formación de aminas biógenas, las líneas punteadas indican las aminas biógenas producidas a través de vías metabólicas que difieren de las reacciones de descarboxilación de un solo paso.

(Figura tomada de , adaptada según )

La histamina, la tiramina, la feniletilamina y la cadaverina se producen mediante una reacción de descarboxilación de un solo paso a partir de sus respectivos precursores histidina, tirosina, fenilalanina y lisina. La producción de estas aminas biógenas, seguida de su secreción, requiere (1) sistemas de transporte activo de los aminoácidos precursores, (2) descarboxilaciones y (3) sistemas de excreción de aminas resultantes de estas descarboxilaciones. En el transporte suele intervenir una proteína que intercambia el aminoácido precursor con la amina resultante de su descarboxilación. Una vez en la célula, el aminoácido sufre una descarboxilación catalizada por una descarboxilasa específica (carboxiliasa EC 4.1.1.1.) en presencia de piridoxal fosfato. Las descarboxilasas más estudiadas son la histidina descarboxilasa (HDC), la tirosina descarboxilasa (TDC) y la lisina descarboxilasa (LDC), codificadas respectivamente por los genes hdcA, tdcA y cadA. Posteriormente se organizan en operones con otros genes implicados en otras etapas del proceso de producción de aminas biógenas, como el transporte y la maduración. La especificidad de estas descarboxilasas se ha debatido durante mucho tiempo y ahora está bien establecido que una descarboxilasa puede descarboxilar varios sustratos. Por ejemplo, la TDC de Enterococcus puede descarboxilar fenilalanina y tirosina para producir feniletilamina y tiramina, respectivamente. La putrescina, la agmatina, la espermidina y la espermina se sintetizan por diferentes vías catalizadas por grupos de genes que pueden ser específicos de la especie o de la cepa porque se adquieren potencialmente por transferencia horizontal.

Se ha descrito que los enterococos son capaces de provocar actividades de descarboxilasa responsables de la producción de aminas biógenas en los alimentos fermentados. Incluso se reconoce que tienen las actividades de descarboxilasa de tirosina y fenilalanina más fuertes del mundo bacteriano . Las bacterias lácticas de la flora endógena de las carnes fermentadas, como los embutidos, están reconocidas como las principales productoras de tiramina . Los quesos y algunos productos cárnicos pueden ser sustratos adecuados para la producción de 2-feniletilamina, tiramina, histidina u otras aminas. Por lo tanto, estas cepas albergan genes u operones que codifican descarboxilasas u otras enzimas implicadas en la síntesis de aminas biógenas o en su catabolismo . En el caso de los productos del mar, la síntesis de aminas biógenas no se atribuye a los enterococos . Mientras que las bacterias termorresistentes como los enterococos, que son las principales bacterias implicadas en la producción de aminas biógenas en los productos lácteos , sólo se eliminan parcialmente mediante la pasteurización, el tratamiento térmico reduce el nivel de aminas biógenas. Este fenómeno puede deberse a la disminución del nivel de contaminación del alimento y/o al hecho de que un cofactor esencial de descarboxilación ha sido desnaturalizado por la pasteurización .

Aunque las bacterias lácticas no son muy activas hacia los lípidos, se sabe que participan en la aromatización de los quesos, ya sea por la conversión de los ácidos grasos de cadena corta en cetonas o lactonas metiladas, o por la formación de aldehídos resultantes de la oxidación de los ácidos grasos insaturados y responsables del desarrollo de olores y sabores rancios, ya sea por la solvatación de los compuestos aromáticos producidos a partir de los lípidos pero también de las proteínas y la lactosa . Según , y , los enterococos tienen actividades de esterasa que suelen ser más fuertes que otras bacterias lácticas. Entre los enterococos, estas actividades también son variables y las investigaciones realizadas muestran que son más fuertes en E. faecalis que en E. faecium. Otros estudios muestran que la actividad lipolítica de los enterococos varía no según la especie, sino según el tipo de queso del que procede la cepa.

Ya en 1965, se demostró que las actividades de esterasa expresadas por las cepas de E. faecalis y E. faecium muestran que los enterococos eran más activos sobre los triglicéridos que las cepas de Streptococcus y que las tasas de hidrólisis disminuían al aumentar la longitud de la cadena de carbono de los ácidos grasos liberados (tripropionina > tributyrina > tricaprina > tricaprilina). Destacan la falta de actividad sobre la trioleína. muestran que los enterococos presentan una baja actividad lipolítica cuando se colocan en un medio de crecimiento que contiene leche entera. Los trabajos realizados muestran que la hidrólisis de la tributirina expresada por E. faecium y E. faecal se aísla del queso, aunque estas cepas no son activas sobre los lípidos de la leche. muestran que una lipasa de E. faecalisis también es más activa sobre la tributirina que sobre la tricaproína, la tricaprilina y la trioleína. Sin embargo, según , la capacidad de los enterococos para hidrolizar los lípidos de la leche es muy variable de una cepa a otra. Algunas cepas no muestran actividad lipolítica, mientras que otras muestran una gran actividad sobre una amplia gama de ácidos grasos. Los trabajos de , realizados con sustratos sintéticos (4-nitrofenil-acil), muestran la actividad de E. faecium sobre ácidos grasos cuya longitud de cadena está entre 2 y 18 carbonos. En estudios posteriores, estos mismos autores muestran que una esterasa intracelular de E. faecium desarrolla, in vitro, una actividad sobre 4-nitrofenil-acils cuya longitud de cadena está entre 2 y 12 carbonos, con un óptimo en presencia de 4-nitrofenil-butirato (C2) . Los trabajos realizados muestran que la mayoría de las cepas de enterococos ensayadas (90%, N = 129), son capaces de hidrolizar triglicéridos homogéneos que contienen ácidos grasos con una longitud de cadena de entre 4 y 18 carbonos, disminuyendo la actividad al aumentar la longitud de la cadena de carbono. Todas las cepas probadas (100%) en este mismo estudio muestran una actividad sobre los sustratos sintéticos, desde el 4-nitrofenilacetato (C2) hasta el 4-nitrofenilestearato (C18), reduciéndose también la actividad al aumentar la longitud de la cadena de carbono de los ácidos grasos.

Entre los pocos estudios publicados sobre las actividades hidrolíticas que pueden estar implicadas en el deterioro de los ovoproductos se encuentran los que muestran actividades lipolíticas expresadas por las cepas E. faecium y, en particular, E. faecalis aisladas de ovoproductos líquidos pasteurizados deteriorados. Los trabajos realizados revelan que también se detectan actividades lipásicas en la mitad de las cepas de Enterococcus derivadas de claras de huevo industriales y sometidas a pruebas para determinar su capacidad de estropear uno de los principales componentes de los postres de la isla flotante, la crema pastelera.