Hafnia

Hafnia Descripción de esta imagen, también comentada a continuación Hafnia alvei Clasificación
Reinado Bacterias
Rama Proteobacterias
Clase Proteobacterias gamma
Pedido Enterobacterias
Familia Enterobacterias

Amable

Hafnia
Moller 1954

Taxones de rango inferior

La hafnia es un tipo de bacteria que pertenece a la familia de las enterobacterias . El nombre se refiere a Hafnia, el nombre latino de Copenhague .

Las Hafnia son bacterias de la flora digestiva humana y animal, también en el medio ambiente. Hafnia se confunde a menudo con Salmonella cuyos caracteres bioquímicos son similares, pero la acción lítica de bacteriófagos específicos permite distinguirlos.

La principal especie conocida, Hafnia alvei , es una bacteria comensal del tracto gastrointestinal humano y normalmente no patógena. Se utiliza como iniciador de ácido láctico en la industria láctea y, más recientemente, como probiótico (incluido en un producto de complemento alimenticio para la regulación del apetito y la pérdida de peso).

Histórico

El género Hafnia es uno de los 40 géneros que actualmente componen la familia Enterobacteriaceae .

Aunque fue descrito por el biólogo danés Vagn Møller ya en 1954, la legitimidad de este grupo fue cuestionada constantemente durante las siguientes dos décadas, a menudo referido por sinónimos como Enterobacter alvei , Enterobacter aerogenes subsp. hafniae y Enterobacter hafniae , sin embargo, en la literatura se hace referencia principalmente a la bacteria por su nombre actual, Hafnia alvei .

En 1977, un estudio concluyó que al final de la producción de Camembert, Hafnia alvei seguía siendo la especie dominante. Hafnia alvei es una cepa psicrotrófica, que puede crecer a bajas temperaturas, lo que significa que no deja de crecer durante la fase de almacenamiento del queso a diferencia de E. coli .

En 1983, se descubrió la familia Enterobacteriaceae en Camembert recién producido: el 51% de las Enterobacteriaceae se incluyeron como cepas de Hafnia alvei frente a solo el 9% como Escherichia coli . Estos autores también han demostrado que Hafnia alvei se puede encontrar en alta concentración en el queso (hasta 10 7 UFC / g), en la leche cruda y en los quesos elaborados con leche pasteurizada.

Unos años más tarde, en 1987, un equipo español identificó Hafnia alvei en leche cruda de oveja y representó el 6,5% del total de Enterobacteriaceae.

En 1987, científicos estadounidenses que estudiaban Brassicaceae encontraron allí Hafnia alvei . Al analizar la microflora de la col rizada recién cosechada, creían que el origen de Hafnia alvei era la contaminación del suelo.

En 2004, científicos mexicanos aislaron Hafnia alvei (entre otras bacterias como Lactobacillus acidophilus o plantarum) del Pulque , una bebida tradicional elaborada con maguey fermentado (también conocido como agave ).

En 2014, un estudio colaborativo sobre la maduración del queso, entre un laboratorio del INRA y una universidad italiana, identificó H. alvei en la leche cruda utilizada para elaborar el queso tradicional Caciocavallo Pugliese.

Hafnia alvei también se encuentra en alimentos fermentados distintos de los productos lácteos. Se ha identificado en los últimos años en muchos platos tradicionales de todo el mundo.

En 2014, se identificó Hafnia alvei en aakhone, un plato tradicional del norte de la India elaborado con harina de soja fermentada.

Hafnio también ha sido identificado en los granos de café fermentados procedentes de Etiopía y Ohio en los Estados Unidos. Investigadores estadounidenses estudiaron el microbioma de los granos de café e identificaron Hafnia alvei entre muchas otras cepas y especies, incluidas 13 especies de Enterobacteriales . Este estudio mostró que la riqueza del microbioma de la semilla estaba relacionada con el proceso de fermentación, así como con la calidad del café. La familia de bacterias que se identificó con más frecuencia fueron las Enterobacteriales que contienen Hafnia alvei. Esta familia se encuentra a menudo en ambientes húmedos y ricos en nutrientes similares a los del café. Por tanto, esta bacteria podría jugar un papel fundamental en la fermentación.

Hafnia alvei también se ha identificado en el kimchi comercial, una comida tradicional coreana hecha de repollo asiático, rábanos, especias y mariscos fermentados y salados. Los científicos sugieren que la fuente de Hafnia en este caso son los mariscos fermentados.

Por último, también se ha aislado Hafnia alvei de productos cárnicos, en particular carne de vacuno refrigerada, debido a la presencia de Hafnia alvei en el ganado sacrificado. Se puede encontrar junto con E. Coli en el chorizo , una salchicha española fermentada semiseca. También se dice que los embutidos fermentados elaborados en España contienen la cepa Hafnia alvei , responsable de la producción de histamina, esencial para la maduración.

Cepa comensal

La mayoría de los textos de referencia de microbiología enumeran mamíferos, aves, reptiles, peces, suelo, agua, aguas residuales y alimentos como fuentes de las que se pueden recolectar las bacterias Hafnia alvei .

El tracto gastrointestinal de los animales, y en particular de los mamíferos, parece ser un hábitat ecológico muy común para estas bacterias. Los estudios de paleomicrobiología han identificado H. alvei a partir de muestras de sedimento y masa intestinal tomadas de restos de mamut de 12.000 años en Michigan y Ohio. En un estudio de 642 mamíferos australianos, Gordon y FitzGibbon encontraron que H. alvei es la tercera especie entérica más comúnmente identificada, después de Escherichia coli y E. cloacae .

De hafniae también se encontraron esporádicamente en muestras de paquete de estiércol de animales capturados en los caminos de los parques nacionales en los Estados Unidos y el 7% de pardos y osos negros probadas.

Entre las especies de aves, H. alve i se ha aislado con frecuencia de aves rapaces, incluidos halcones, búhos y buitres indios; incluso en los acentuadores alpinos de gran altitud que prácticamente no tienen contacto con los humanos, Hafnia se ha aislado en frecuencias que oscilan entre el 3% y el 16%.

Otras fuentes de H. alvei incluyen reptiles (serpientes y eslizones ), invertebrados, insectos, peces y murciélagos.

Papel en la maduración del queso

Según varias publicaciones, Hafnia alvei está presente como especie dominante durante la maduración del queso de leche cruda.

Hafnia alve i es una bacteria psicrotrófica, que se origina en la leche cruda y continúa creciendo en quesos como el Camembert . La multiplicación es un factor clave en el proceso de fermentación y maduración del queso.

La cepa Hafnia alvei está catalogada como un microorganismo utilizable para alimentos por EFFCA (Asociación Europea de Cultivos de Alimentos y Piensos).

Desde 1979, los estudios sobre el queso francés han identificado correlaciones entre el crecimiento de Hafnia alvei y los parámetros químicos durante la elaboración del queso. Varios investigadores estimaron que el nivel de H. alvei alcanzó 10 7 UFC / g al final del proceso de maduración y mostraron que la curva de crecimiento estaba estrechamente relacionada con un aumento del pH. Asimismo, Mounier et al. medido un H. alvei población de aproximadamente 10 9 CFU / g en un modelo de queso para untar (queso blando).

Un estudio en profundidad de los quesos tradicionales consumidos durante años muestra la presencia de Hafnia alvei en los productos lácteos desde hace más de treinta años.

En conclusión, se pueden encontrar abundantes niveles de Hafnia alve i en el queso de leche cruda y juegan un papel importante en el sabor del queso debido a su impacto en la acidez y su capacidad para producir aminoácidos libres.

El Hafnia se agrega intencionalmente durante el proceso de elaboración del queso, ya está presente como un componente de la microflora de la leche. Las bacterias contribuyen al proceso de fermentación y maduración de los quesos. Los estudios metabólicos han revelado que H. alvei es esencial para el proceso de maduración y el desarrollo del sabor típico del queso.

Debido a estas propiedades que afectan la acidez y el sabor, H. alvei se utiliza en la elaboración de varios quesos, como el cheddar , el gouda y el camembert , así como en el Livarot y otros quesos de leche cruda. H. alvei también se comercializa en la Unión Europea como cultivo de maduración para camembert de aroma fuerte (Aroma-Prox AF 036, suministrado por Bioprox SAS, Francia) o como una mezcla de microorganismos para el sabor del queso blando (Cultivos de queso Choozit ARO 21 -HA LYO 10 D, suministrado por Danisco, Dinamarca).

Un estudio de 2013 sobre el ecosistema del queso modelo demostró el papel de Hafnia alvei en la inhibición del crecimiento de la cepa O26: H11 de E. coli sin alterar el pH o las concentraciones de ácido láctico. Hafnia alvei produce una pequeña cantidad de aminas biogénicas como putrescina y cadaverina , pero estas no afectaron el nivel general de aromáticos volátiles.

El interés por el papel de Hafnia alvei en la elaboración de queso sigue creciendo. En 2007, un proyecto de la Agencia Nacional de Investigación (GRAMME) evaluó los beneficios y riesgos de Hafnia alvei en la producción de queso e investigó otras funciones potenciales para expandir su aplicación a otros productos alimenticios.

Cultura

La hafnia crece en medios que contienen 2-5% de cloruro de sodio, un rango de pH de 4.9 a 8.25 y gradientes térmicos de 4 a 44  ° C ; la temperatura óptima para el crecimiento se informó a 35  ° C .

En general, se acepta que casi el 100% de las cepas de hafnia crecen en agar MacConkey, Hektoen , eosina, azul de metileno y xilosa-lisina-desoxicolato , todos los cuales son selectivos a medios moderadamente selectivos.

En los medios selectivos más inhibidores, el 25-60% de las cepas no crecieron en agar Salmonella-Shigella (SS), mientras que el 75-100% de los aislamientos se inhibieron en el medio verde brillante. Las cepas clásicas de H. alvei son lactosa y sacarosa negativas y, como tales, aparecen como colonias no fermentadoras en medios de aislamiento entérico.

En agares moderadamente selectivos, suelen aparecer como colonias grandes, lisas, convexas y translúcidas de 2-3  mm de diámetro con un borde completo; algunos pueden tener un borde irregular.

Biología

Lipopolisacáridos

La inmunoquímica del lipopolisacárido de Hafnia es extremadamente complicada. Todos los lipopolisacáridos de H. alvei parecen contener glucosa, glucosamina, heptosa y ácido 3-desoxioctulosónico. Algunos LPS también contienen otros aminoazúcares o carbohidratos como manosa, galactosa, galactosamina y manosamina . La estructura de oligosacárido básico de algunas cepas consiste en una estructura de hexasacáridos idéntica compuesta por dos residuos de D-glucosa, tres residuos de LD-heptosa y un residuo de ácido 3-desoxioctulosónico. Existe una gran diversidad serológica e inmunológica en este género, y la investigación continúa en esta área.

Biotipos

En 1969, Barbe describió dos biotipos de H. alvei basados ​​en la fermentación de D-arabinosa y salicina y en la hidrólisis de esculina y arbutina . Uno de los desafíos a los que se enfrentan los microbiólogos es intentar desarrollar ensayos bioquímicos que permitan distinguir fácilmente la mayoría de las cepas del grupo 1 ( H. alvei sensu stricto) de las cepas del grupo 2 (especies de Hafnia sin nombre). Estos dos grupos ahora se pueden distinguir entre sí mediante una serie de pruebas. Ninguna prueba es completamente discriminatoria. Sin embargo, la movilidad de 24 horas es hoy en día el mejor predictor del grupo (grupo 1, 9% positivo, grupo 2, 100% positivo).

Beneficios de la salud

Hafnia produce una proteína llamada proteasa caseinolítica B ( ClpB ) que se ha demostrado que imita a la hormona α-MSH que participa en la saciedad .

Se ha demostrado que ciertas bacterias Enterobacteriacae , como Hafnia alvei , regulan el apetito de forma natural.

Más específicamente, la cepa Hafnia alvei HA4597 se administró por sonda en dos modelos de obesidad: un modelo de ratón mutante obeso ( ratones ob / ob  (in) ) y un modelo de ratón obeso mediante una dieta rica en grasas. En estos dos modelos, la cepa Hafnia alvei mostró buena tolerancia, menor aumento de peso corporal y masa grasa en ambos modelos de obesidad, y una disminución significativa en la ingesta de alimentos en ratones ob / ob .

Otro estudio en ratones mutantes obesos (ratones ob / ob) mostró que la administración de la cepa HA4597 produjo una disminución significativa (en comparación con los ratones no tratados o tratados con orlistat ) en el peso corporal, la grasa corporal y la ingesta de alimentos, pero también en los ratones tratados una disminución en azúcar en sangre, colesterol plasmático total y alanina aminotransferasa ( ALAT ).

En 2020, los resultados de un estudio clínico de 12 semanas que comparó la ingesta oral de la cepa HA45597 y un placebo, se publicaron en el Congreso Virtual de Nutrición Clínica y Metabolismo (ESPEN). Este estudio prospectivo, multicéntrico, doble ciego, controlado con placebo y aleatorizado en 236 voluntarios con sobrepeso (25 y 30 kg / m 2 ) confirma clínicamente los datos preclínicos. Ambos brazos siguieron una dieta baja en calorías con el probiótico Hafnia alvei HA4597 o un placebo. Se ha cumplido el criterio de valoración principal de la pérdida de peso: existe una diferencia estadísticamente significativa a favor del probiótico en la proporción de sujetos que perdieron al menos el 3% de su peso corporal a las 12 semanas. Entre los criterios de valoración secundarios conseguidos, un aumento estadísticamente significativo de la sensación de saciedad. Además, el efecto del probiótico también es mayor que el del placebo en la reducción de la circunferencia de la cadera. Solo Hafnia alvei HA4597 tuvo un efecto sobre el nivel de colesterol e indujo una reducción de los niveles de azúcar en sangre mayor que la observada con el placebo. Finalmente, la cepa Hafnia alvei HA4597) demostró ser muy superior al placebo a través de la evaluación general de las ventajas percibidas tanto por los médicos investigadores como por los sujetos.

La revista científica Nature calificó recientemente la cepa Hafnia alvei HA4597, como un probiótico de precisión, es decir, un probiótico cuya cepa y mecanismo de acción están completamente descritos y comprendidos.

TargEDys , la empresa francesa, que ha demostrado que la cepa Hafnia alvei HA4597 puede estimular la saciedad a través de la proteína ClpB y ayudar a controlar de forma natural el apetito y perder peso, ha realizado estudios que permiten comercializar este probiótico.

Patogenicidad y susceptibilidad a los antimicrobianos.

La información sobre la patogenicidad de Hafnia alvei es limitada. Aunque este patógeno se encontró en grandes cantidades en las heces, el líquido articular, la sangre y la orina fueron negativos en el cultivo; el papel de las hafnias en la enfermedad es cuestionable.

Esto probablemente se deba a la baja incidencia de esta especie en enfermedades humanas y al hecho de que no hay síntomas de enfermedad bien definidos específicamente asociados con H. alve i. La información actual sobre la patogenicidad de Hafnia puede examinarse desde dos perspectivas; factores de virulencia potencialmente activos en infecciones extraintestinales y restringidas principalmente al intestino. Un estudio también menciona que los ratones inyectados con hafnia por vía intraperitoneal no sucumbieron a la infección.

H. alvei es un patógeno humano poco común a pesar de la mayor atención de la comunidad médica durante la última década debido a su posible asociación con gastroenteritis.

No existe una correlación clara entre los datos epidemiológicos, clínicos y de laboratorio y el papel de Hafnia alvei en las patologías intestinales.

En un estudio de 17 aislamientos de Hafnia alvei ("Enterobacter hafniae") recuperados por la Clínica Mayo de 1968 a 1970, solo 5 aislamientos (29%) resultaron ser clínicamente significativos. En todos estos casos, H. alvei se identificó como un patógeno secundario (respiratorio: 2, absceso: 3). En general, la edad media de las personas infectadas o colonizadas por H. alvei fue de 52,9 años, con una proporción de hombres a mujeres de 1: 1,1.

Curiosamente, la ATCC considera que todas las cepas de Hafnia alvei tienen un nivel de bioseguridad 1. Además, Richard et al. identificado la presencia de 10 8 células viables por gramo de queso, lo que sugiere un consumo diario de más de 10 9 bacterias por día (cálculo basado en un 30 g sirviendo  ) que indican el perfil de seguridad bien de Hafnia alvei en el consumo diario.

La seguridad de Hafnia alvei en pacientes inmunocompetentes parece muy clara y se ha demostrado durante más de 4 décadas hasta la fecha.

Stock et al. describen un estudio en el que se estudiaron 76 aislamientos de H. alvei por su susceptibilidad a 69 antibióticos o fármacos. El patrón general que surge de este estudio es que esta bacteria es sensible a carbapenémicos , monobactamas , cloranfenicol , quinolonas , aminoglucósidos y antifolatos (por ejemplo, trimetoprim-sulfametoxazol) y resistente a penicilina , oxacilina y amoxicilina en combinación con ácido clavulánico. La sensibilidad a las tetraciclinas y cefalosporinas es variable.

Un estudio español, que involucró patógenos entéricos, también encontró que 32 cepas de H. alvei eran universalmente susceptibles a todas las quinolonas (incluidas gemifloxacina y grepafloxacina), cefotaxima, gentamicina , cotrimoxazol y ácido naladíxico; El 78% de las cepas en este estudio fueron sensibles a la doxiciclina. Algunas cepas de H. alvei producen cefalosporinasas inducibles de bajo nivel (sensibles a ceftazidima) y actividad cefalosporinasa constitutiva de alto nivel que es resistente a ceftazidima .

Un estudio clínico que evaluó la ingesta de la cepa H. Alvei HA4597 en personas con sobrepeso ha demostrado la seguridad perfecta de este probiótico.

Situación regulatoria

Hafnia alvei es una bacteria de grado alimenticio. No aparece en el catálogo de Nuevos Alimentos de la Comisión Europea pero está presente en la lista danesa de cultivos microbianos autorizados en alimentos.

Hafnia alvei forma parte de la lista publicada por la IDF (International Dairy Federation) de cultivos alimentarios microbianos que demuestra la muy buena seguridad de esta cepa en productos alimenticios fermentados para uso mundial.

La cepa H alvei HA4597 ahora se comercializa en Francia como un complemento alimenticio asociado con zinc y cromo bajo los nombres EnteroSatys (TargEDys) y Symbiosys Satylia (Biocodex).

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