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Probióticos en gastroenterología
Las funciones tanto de los probióticos como de los prebióticos están entretejidas con los microbios que colonizan al ser humano.
Mientras que los prebióticos afectan a las bacterias intestinales, aumentando el número de bacterias anaerobias beneficiosas y disminuyendo la población de microorganismos potencialmente patógenos, los probióticos afectan el ecosistema intestinal al influir sobre los mecanismos inmunitarios de la mucosa, interactuando con microorganismos comensales o potencialmente patógenos, generando productos metabólicos finales, como ácidos grasos de cadena corta.
Hoy se dispone de datos abundantes sobre la importancia de la microbiota y su relación con diversas alteraciones. Con ello, las aplicaciones actuales para los probióticos se han ido extendiendo e incluyen no sólo trastornos del tubo digestivo, sino metabólicos y relacionados con el sistema inmunitario.
Palabras clave: microbiota, probióticos, prebióticos, fibra dietética, estreñimiento, SII
Abstract
The roles of both probiotics and prebiotics are interwoven with the microbes that colonize the human being. While prebiotics affect intestinal bacteria, increasing the number of beneficial anaerobic bacteria and decreasing the population of potentially pathogenic microorganisms, probiotics affect the intestinal ecosystem by influencing the immune mechanisms of the mucosa, interacting with commensal or potentially pathogenic microorganisms, and generating final metabolic products, such as short chain fatty acids. We currently have abundant data on the importance of the microbiota and its relationship with various conditions. In consequence, the current applications for probiotics have been extended and include not only disorders of the digestive tract, but also metabolic and those related to the immune system.
Keywords: microbiota, probiotics, prebiotics, dietary fiber, constipation, IBS
Por: Dr. Alberto Armas Ruiz
Facultad de Medicina
Universidad Nacional Autónoma de México
Introducción
A inicios del siglo XX, Elie Metchnikoff postuló su hipótesis acerca de la influencia de la microbiota intestinal sobre el envejecimiento, según la cual los procesos de putrefacción en el intestino permitían la formación de toxinas que contribuían a la degeneración del cuerpo, y propuso que el consumo de bacterias ácido lácticas de la leche fermentada podía disminuir los efectos adversos y reducir los procesos dañinos en el organismo.
Años más tarde, en 1930, Minoru Shirota aisló de heces humanas una cepa de Lactobacillus casei que posteriormente cultivó en un medio lácteo para originar una bebida con probióticos. En 1965, Lilly y Stilwell utilizaron por primera vez el término probiótico para describir aquellas sustancias secretadas por un microorganismo que estimulan el crecimiento de otro, en contraposición al término antibiótico.
Definiciones
Aún persisten dudas respecto a la diferencia entre probióticos, prebióticos y fibra dietética, por lo cual se describen a continuación estos conceptos.
Probióticos
Hoy día el término probiótico hace referencia a un preparado o a un producto que contiene cepas de microorganismos viables en cantidad suficiente como para alterar la microbiota en algún compartimento del huésped (por implantación o colonización) y que produce efectos beneficiosos en dicho huésped. La definición incluye productos que contienen microorganismos (p. ej., leches fermentadas) o un preparado de microorganismos (p. ej., comprimidos o polvos). La OMS propone una definición más simple y se refiere a microorganismos vivos que cuando son administrados en cantidad adecuada confieren un efecto beneficioso sobre la salud del huésped.
Prebióticos
El término prebiótico se refiere a los ingredientes de los alimentos no digeribles que producen efectos beneficiosos sobre el huésped, estimulando de manera selectiva el crecimiento y/o la actividad de un tipo o de un número limitado de bacterias en el colon. Esta definición se superpone en parte con la definición de fibra dietética, aunque añade la selectividad de los prebióticos sobre ciertos microorganismos en concreto (p. ej., la ingestión de inulina y fructooligosacáridos favorecen a las bifidobacterias de forma selectiva).
Fibra dietética
El término fibra dietética es un término más amplio que se refiere a diversos carbohidratos y la lignina que resisten la hidrólisis por las enzimas digestivas del humano, pero que pueden ser fermentadas por la microbiota colónica y/o excretadas parcialmente por las heces. Esta definición incluiría dentro del concepto de fibra a los polisacáridos no almidonados (celulosas, hemicelulosas, pectinas, gomas y mucílagos), la inulina, los fructooligosacáridos, los galactooligosacáridos y el almidón resistente (almidón y los productos procedentes de la degradación del almidón, que no son digeridos en el intestino delgado de los individuos sanos). Algunos de estos componentes de la fibra cumplen estrictamente los criterios para ser considerados como prebióticos (inulina, fructooligosacáridos, galactooligosacáridos, oligosacáridos derivados de la soya, xilooligosacáridos, pirodextrinas e isomalto-oligosacáridos). Sin embargo, otros componentes de la fibra son difíciles de clasificar; por ejemplo, la goma guar, un tipo de fibra soluble fermentable, promueve en parte el crecimiento de bacterias probióticas pero también actúa como sustrato general (no específico) de las bacterias colónicas (“alimento colónico fermentable”), por lo que no podría considerarse en sentido estricto como tal “prebiótico”. De igual forma, algunas fracciones del almidón resistente sí actúan específicamente como prebióticos y otras como “alimento colónico fermentable” para las bacterias sacarolíticas.
Microbiota colonizante
Las funciones tanto de probióticos como de prebióticos están entretejidas con los microbios que colonizan al ser humano. Los prebióticos sirven como fuente de alimento para los miembros beneficiosos de la comunidad de gérmenes comensales, promoviendo así la salud. La interacción entre los probióticos y las células anfitrionas, o los probióticos y los microbios residentes, ofrece un medio clave para influir en la salud del huésped.
El intestino contiene gran cantidad de gérmenes, localizados fundamentalmente en el colon, y comprenden cientos de especies. Las estimaciones sugieren que hay más de 40 trillones de células bacterianas alojadas en el colon de un ser humano adulto (incluyendo una pequeña proporción de arqueas – menos de 1%).
También se encuentran hongos y protistas, que contribuyen poco en términos del número de las células, mientras que los virus/fagos pueden exceder en número a las células bacterianas. En conjunto, los microbios del intestino agregan en promedio 600,000 genes a cada ser humano.
A nivel de las especies y cepas, la diversidad microbiana entre individuos es bastante llamativa: cada persona aloja su propio patrón distintivo de composición bacteriana, determinado parcialmente por el genotipo del huésped como resultado de la colonización inicial al nacimiento por transmisión vertical, y por hábitos de la dieta.
En adultos sanos, la composición fecal es estable con el tiempo. En el ecosistema del intestino humano predominan dos divisiones bacterianas –Bacteroidetes y Firmicutes– que representan más del 90% de los microbios. El resto son Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia y Fusobacteria.
La interacción normal entre las bacterias intestinales y su huésped constituye una relación simbiótica. La presencia de un gran número de estructuras linfoides organizadas en la mucosa del intestino delgado (placas de Peyer) e intestino grueso (folículos linfoides aislados) refleja la importante influencia de las bacterias intestinales en la función inmunitaria.
El epitelio que recubre estas estructuras está especializado en captar y hacer un muestreo de los antígenos, y contiene centros germinales linfoides que inducen respuestas inmunitarias adaptativas o adquiridas. En el colon, los microorganismos proliferan fermentando los sustratos disponibles de la dieta o a partir de secreciones endógenas, y contribuyen a la nutrición del huésped.
Mecanismo de acción de los probióticos
Los prebióticos afectan a las bacterias intestinales aumentando el número de bacterias anaerobias beneficiosas y disminuyendo la población de microorganismos potencialmente patógenos. Los probióticos afectan el ecosistema intestinal al influir sobre los mecanismos inmunitarios de la mucosa, interactuando con microorganismos comensales o potencialmente patógenos, generando productos metabólicos finales, como ácidos grasos de cadena corta, y comunicándose con las células del huésped, utilizando señales químicas (Fig 1).
Estos mecanismos pueden conducir al antagonismo de patógenos potenciales, a un mejoramiento del ambiente intestinal, a un reforzamiento de la barrera intestinal, a la regulación negativa de la inflamación, y a la regulación positiva de la respuesta inmunitaria a provocaciones antigénicas. Se cree que estos fenómenos median la mayoría de los efectos beneficiosos, como reducir la incidencia y gravedad del estreñimiento y la diarrea, lo que constituye la base de algunos de los usos más ampliamente reconocidos de los probióticos.
Aplicaciones clínicas de los probióticos
Los probióticos tienen efectos biológicos bien estudiados en diversas alteraciones como las alergias, estreñimiento funcional, síndrome de intestino irritable (SII, que puede tener subtipos con estreñimiento, diarrea o mixto), diarreas agudas, efectos inmunomoduladores, síndrome de colon irritable, intolerancia a la lactosa y trastornos del metabolismo de los lípidos. En este artículo sólo nos referiremos a dos de sus aplicaciones: el estreñimiento funcional y la respuesta inmunitaria.
Estreñimiento
El estreñimiento crónico funcional es un trastorno digestivo frecuente que afecta aproximadamente al 14% de la población mundial. A pesar del uso de fibra dietética, laxantes, procinéticos u otros fármacos, alrededor del 47% de los pacientes estreñidos no están satisfechos con estas modalidades de tratamiento. Los probióticos, por su efecto en la microbiota intestinal y su función motora del tubo digestivo, han sido propuestos para el manejo del estreñimiento crónico funcional.
Numerosos estudios han demostrado que la adición de probióticos a bebidas lácteas puede contribuir a disminuir el estreñimiento, afección en la que el número de deposiciones es menor a tres veces por semana, asociado a heces duras o difíciles de evacuar, dolor y distensión abdominal. Estos ensayos muestran que el beneficio sobre el estreñimiento puede deberse a distintas cepas, sin embargo, se observan diferencias en la población en la cual logran el efecto (favorable para niños y/o adultos) así como, en el indicador de cambio a nivel digestivo (número de deposiciones, consistencia de heces, dolor, entre otras).
Algunas de las cepas probióticas para las cuales se han evidenciado resultados favorables sobre el estreñimiento incluyen Bifidobacterium lactis BB-12
Un estudio realizado por Witschinski et al., tuvo como objetivo evaluar los efectos de la adición de cultivo probiótico (Bifidobacterium animalis subsp. Lactis BB-12) y prebióticos (FOS) a formulaciones de yogurt almacenadas a 4 °C durante 28 días, utilizando un diseño experimental (variables independientes: -3% de FOS y cultivos iniciadores probióticos 0-3%). Se analizaron el pH, la acidez, grasa, sinéresis (división de los niveles que componen una mezcla), proteína, Brix, azúcares, FOS y el recuento de bacterias probióticas. Las formulaciones de yogurt probiótico y prebiótico añadido mostraron una menor acidez, sinéresis y glucosa que el yogur control y en comparación con formulaciones que contienen probióticos y prebióticos por separado.
La formulación probiótica y prebiótica al 3% mostró una menor pérdida de concentración de FOS, y después de 28 días presentó 1.5 g de FOS por 100 g (0.3% de kestosa, 0.7% nistosa, 0.5% fructosil-nistosa). Además, la adición de prebióticos ejerció un efecto protector sobre las bacterias probióticas, mejorando su supervivencia.
El efecto de 1×109 ufc/día de BB-12, o dos cepas de B. longum, o placebo en el movimiento intestinal se probó en 209 residentes de hogares de ancianos en un estudio doble ciego, aleatorizado, controlado con placebo (Pitkala et al., 2007). Los residentes recibieron la intervención durante uno a siete meses. El grupo que recibió BB-12 tuvo significativamente más días con deposiciones normales en relación con el número total: 26.9% para BB-12 y 20% para placebo. El número de sujetos que experimentaron evacuaciones intestinales normales en más de 30% de los días se incrementó 114% en el grupo BB-12.
Sistema inmune
Evidencia científica acerca de la participación de los probióticos B. lactis BB-12® y L. casei 431® en la regulación del sistema inmunitario
Las comunidades microbianas que componen el tracto gastrointestinal han sido denominadas como microbiota intestinal, la mayoría reside en el intestino grueso y superan las cifras de 1012-1014 entidades.
Estos microorganismos contribuyen a múltiples procesos fisiológicos del individuo: la digestión y fermentación de carbohidratos, la producción de vitaminas, el desarrollo y la maduración del sistema inmunitario de la mucosa gastrointestinal (GALT) y en la defensa frente a patógenos intestinales. Tras el nacimiento, se inicia la colonización intestinal del neonato, en la que prevalecen los microorganismos anaerobios facultativos, como enterobacterias y lactobacilos, seguidos por otros anaerobios no facultativos, como Bifidobacterium, Bacteroides y Clostridium.
La microbiota intestinal de recién nacidos alimentados sólo con lactancia materna tiene un predominio de bifidobacterias, mientras que los niños que reciben lactancia artificial tienen una microbiota más compleja y diversa, con miembros de las familias Enterobacteriacea y Enterococcus. El recién nacido cuenta con un sistema inmunitario completo, pero relativamente inmaduro. En este proceso de maduración los microorganismos comensales juegan un papel clave, constituyen uno de los primeros estímulos inmunogénicos que el neonato enfrenta, y su reconocimiento corre a cargo de receptores presentes en las células del sistema inmunitario inespecífico, fundamentalmente, las células dendríticas (CD) y los macrófagos, que reconocen patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs) expresados por las bacterias, los virus y hongos que componen la microbiota.
Los toll like receptor (TLR) constituyen los receptores encargados de este reconocimiento, tras el cual se activa una serie de señales bioquímicas en el interior de las CD y los macrófagos que conducen a la tolerancia inmunitaria. En este proceso se involucran las citocinas, el factor de crecimiento transformante beta (TGF-ß) y la interleucina 10 (IL-10).
Las características y los mecanismos del L. casei 431® se han establecido mediante extensas pruebas in vitro. También, L. casei 431® ha demostrado que tiene una buena capacidad de inhibición de patógenos, adherencia moderada, e interactúa favorablemente con las células inmunitarias. Siguiendo la taxonomía actual, L. casei 431® se identifica como Lactobacillus paracasei subsp. paracasei y se origina de las heces de un niño sano.
La mayor inhibición se logró cuando la relación de patógeno a lactobacilos fue de 1:1,000.
Las características y los mecanismos de la cepa BB-12® se han establecido mediante extensas pruebas in vitro. La BB-12® presenta una excelente tolerancia a los ácidos y a la bilis, contiene sal hidrolasa de bilis y tiene fuertes propiedades de adherencia, características muy valiosas en los probióticos. Además, se ha demostrado que posee interacciones inmunitarias.
Las vías de señalización de PRR desempeñan un papel clave tanto en la respuesta inmunitaria innata como adaptativa, por ejemplo, influyendo en el sesgo de las células T naïve, la regulación de las células T reguladoras y la activación de células presentadoras de antígenos tales como células dendríticas y macrófagos.
Beneficios inmunológicos de los probióticos
Activan a los macrófagos locales para que aumenten la presentación de antígenos a los linfocitos B y la secreción de inmunoglobulina A (IgA), tanto a nivel local como sistémico.
Modulan el perfil de citocinas.
Inducen tolerancia a antígenos alimentarios. Además, el ADN bacteriano de las bacterias probióticas puede contribuir a la homeostasis en estado estable a través de la mejora de los mecanismos reguladores.
Uno de los efectos más evidentes del consumo de probióticos es su papel en la prevención y el control de infecciones diversas. Estudios hechos en humanos han demostrado que en un grupo de adultos mayores que consumieron probióticos tres veces al día por 30 días hubo una reducción en la prevalencia de Candida y un aumento en las concentraciones de IgA presentes en la cavidad oral; este hecho sugiere un efecto sistémico de los probióticos sobre el sistema inmunológico.
En numerosos estudios clínicos, Bifidobacterium lactis BB-12® ha demostrado efectos beneficiosos tanto en la salud gastrointestinal como en la función inmunitaria. La expansión de basófilos y el incremento en las concentraciones séricas de inmunoglobulina E (IgE), son datos comprobados luego del tratamiento antimicrobiano. El uso de antimicrobianos reduce las concentraciones de la microbiota y modifica el microambiente donde ésta se desarrolla. El efecto de los antimicrobianos sobre la población microbiológica y la inducción de respuestas inmunitarias TH 2, son factores predisponentes para el desarrollo de enfermedades alérgicas en la infancia. De hecho, en los últimos años los probióticos se han recomendado para el tratamiento de diversas enfermedades alérgicas.
Comentario
Los avances científicos en relación a las propiedades saludables de los probióticos han aumentado significativamente, mostrando grandes avances en su efecto sobre diferentes funciones fisiológicas. Los datos obtenidos demuestran que las acciones a nivel fisiológico o clínico son cepa-específicos, aspecto que toma cada día mayor relevancia en el desarrollo de alimentos funcionales asociados a probióticos. Hoy disponemos de evidencias suficientes que sustentan los principales efectos clínicos atribuidos a los probióticos en enfermedades relacionadas con el sistema digestivo, función inmunitarias y metabolismo de los lípidos, patologías en las cuales el desarrollo de alimentos funcionales se ha venido enfocando.
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