Prebióticos, probióticos y simbióticos, biología y microbiología de anuncio.

Retomo el blog después de unos días difíciles a nivel personal y a punto de cumplir el año de existencia, con un tema ampliamente tratado en los anuncios televisivos (para muestra un botón).

Creo que, a casi todo el mundo, le suenan los términos L. casei o Bifidobacterias pero creo que son pocos, los que realmente saben que se esconde detrás de dichos términos. De ahí, que haya decidido dedicarle una entrada a los prebióticos, probióticos y simbióticos, términos conocidos en la alimentación funcional.

Ya por el 1900, Elie Metchnikoff, científico ruso, estudiando la flora intestinal y su posible relación con el envejecimiento, llegó a la conclusión de que, el envejecimiento se producía por una intoxicación crónica desencadenada por la presencia de microbios (sobre todo de tipo proteolítico, que liberan fenoles, indoles y amoníaco como productos de la digestión de proteínas) en el intestino y que, alcanzando un estado ortobiótico, se podían retrasar los procesos propios de la vejez.

Elie Metchnikoff

Para alcanzar ese estado ortobiótico, se debían sustituir los microbios perjudiciales de la flora intestinal por otros en donde predominaran los de tipo lactobacilo. Visto esto, Metchnikoff, empezó a desarrollar y defender una dieta con leche fermentada que acidificaba el intestino y así reducía la intoxicación crónica, principal causante del avance de la vejez. Pero Elie, no sería el único en estudiar dichos probióticos primitivos.

En 1917, el profesor Alfred Nissle, fue capaz de aislar una cepa no patógena de Escherichia coli, de un muestra de heces procedente de un soldado de la Primera Guerra Mundial que no fue afectado por un brote de shigelosis. Dichos organismos, fueron luego utilizados para el tratamiento de personas que padecían shigelosis y salmonelosis, convirtiéndose así, en el primer probiótico no perteneciente a la familia de las bacterias ácido lácticas en tener alguna aplicación beneficiosa para la salud del hombre. El siguiente gran avance en este origen de los probióticos, vino a través de la mano de Henry Tissier, quién a través de muestras de heces, en esta vez, de un lactante alimentado con leche materna, consiguió aislar Bifidobacterias (Género Bifidobacterium) a las que denominó inicialmente como Bacillus bifidus communis. Tissier, postuló que dichas bifidobacterias, eran capaces de desplazar a las bacterias proteolíticas causantes de las diarreas, recomendando su administración a los pacientes para la mejora de su estado clínico.

Aún a pesar de estos grandes avances y de los primeros usos de los microbios como mecanismos terapéuticos, la definición de probiótico no aparecería hasta bien entrado el siglo XX. La primera definición al respecto de lo que es un probiótico fue la propuesta por Lilly y Stilwell en 1965, aunque fue mejorada por la propuesta por Roy Fuller en 1989.

Probióticos

A día de hoy, se define probiótico como: todo preparado o producto que contiene microorganismos viables, definidos y en número suficiente, que al ser ingeridos, ejercen efectos beneficiosos sobre la salud de quién los consume. Estos microorganismos a los que se refiere la definición, engloban a todos aquellos microorganismos vivos que han demostrado un beneficio a la salud en humanos a través de estudios controlados; no así, los “constituyentes de” y/o “producidos por dichos microorganismos, aún cuando tenga propiedades beneficiosas y saludables. De todos ellos, los más frecuentes son las bacterias del grupo BAL (bacterias productoras de ácido láctico), bacterias Gram positivas, no patógenas ni toxigénicas, capaces de producir ácido láctico a partir de los hidratos de carbono; ej: L. acidophilus, L. casei, L. ruteri, L.rhamnosus, L.lactis. Otro grupo importante de estos microorganismos con efecto probiótico, son las bifidobacterias, bacterias Gram positivas, anaerobias y saprófitas de la flora intestinal humana; ej. B.bifidum, B. infantis, B. longum. Aunque en menor medida, también tienen su efecto probiótico, ciertas cepas de E. coli formadoras de esporas y algunas levaduras, aunque actualmente no se cuente con numerosa evidencia científica que respalde sus efectos saludables.

Lactobacillus spp.

Los microorganismos presentes en los probióticos tienen básicamente dos efectos saludables:

a) Beneficios inmunológicos ->  activan los macrófagos locales para aumentar la presentación de los antígenos a los linfocitos B,  aumentan la producción de inmunoglobulina A (IgA) tanto local como sistémicamente, modulan los perfiles de citoquinas, inducen una disminución de la respuesta a los antígenos de los alimentos.

b) Beneficios no imnulógicos -> digieren los alimentos y compiten con los patógenos por los nutrientes, alteran el pH local para crear un ambiente local desfavorable a los patógenos, participan en la formación de ácidos grasos de cadena corta, modulando la síntesis de colesterol, producen bacteriocinas para inhibir a los patógenos, fagocitan radicales superóxidos, reducen la intolerancia a la lactosa por la presencia de actividad lactasa (sólo en bacterias del grupo BAL) y la producción de beta-glucoronidasa, la beta-glucosidasa, la nitroreductasa y la ureasa (enzimas que participan en las rutas de activación de mutágenos y carcinógenos), estimulan la producción epitelial de mucina, aumentan la función de barrera intestinal, compiten por la adherencia con los patógenos y modifican las toxinas de origen patógeno. En el caso de bifidobacterias del grupo B, pueden actuar como productoras de ácido fólico y de otras vitaminas.

Aún siendo muchos sus beneficios, es necesario tener en cuenta que, no todas las cepas de bacterias ejercen de la misma manera sus acciones beneficiosas (los efectos saludables demostrados para una cepa microbiana no son atribuibles a otras cepas de la misma especie) y que tampoco se convierten permanentemente en parte de la flora intestinal, por lo que, para mantener sus efectos beneficios, es necesario un consumo productos probióticos de forma regular. Otro aspecto fundamental que no debe olvidarse, es el establecimiento de un número mínimo y un valor de viabilidad continuado en el tiempo, de los microorganismos viables (109 UFC/dosis como valor máximo)  que debe contener el producto probiótico para garantizar sus efectos saludables tras su ingesta; este valor puede variar debido a la generación de diferencias en la capacidad de supervivencia de los microorganismos a las condiciones del tracto gastrointestinal.

Ilustración probióticos La mayoría de los productos o preparados probióticos son leches fermentadas con bacterias del grupo BAL, quesos y/o yogures frescos no pasteurizados (prototipo de alimento probiótico). En menor medida, también se consideran productos probióticos, ciertos vegetales y productos cárnicos fermentados. Los avances biotecnológicos han permitido la fabricación de fermentos puros, lo que ha llevado, a que desarrollen productos probióticos comerciales de características normalizadas, como la leche o yogur con bífidobacterias (ej. el yogur del vídeo de arriba) o leches con lactobacilos (ej. el famoso Actimel de Danone). En estos productos probióticos, las cepas probióticas deben ser catalogadas en base a su género, especie, y a una designación alfanumérica; así tenemos que la cepa probiótica presente en los yogures Activia® sería la cepa Bifidobacterium animalis DN 173 010 y la presente en los batidos de Actimel®, la cepa Lactobacillus casei DN-114 001

Como principales aplicaciones clínicas y/o terapéuticas, aunque están en continua exploración e investigación, sus aplicaciones más documentadas son las referidas a la prevención y/o tratamiento de diarreas agudas en niños, diarrea del viajero en adultos, tratamiento contra la recidiva de la colitis ulcerosa, tratamiento de ciertos casos de eczema atópico, tratamiento de la infección por H. pylori y mejora de la mala absorción de la lactosa. 

Prebióticos

A día de hoy, se define prebiótico como: todos aquellos compuestos no digeribles, presentes en la dieta, que estimulan el crecimiento favorable o la actividad metabólica de un número limitado de microorganismos autóctonos, desencadenando un efecto fisiológico beneficioso para la salud. Consisten fundamentalmente en oligosacáridos o polisacáridos mal digeridos por las enzimas humanas (pancreáticas y intestinales), algunos péptidos y proteínas no digeribles, así como ciertos lípidos o ácidos grasos insaturados. Sin embargo, para que estos compuestos no digeribles sean considerados como prebióticos, deben cumplir las siguientes características:

– No deben sufrir absorción o hidrólisis en la parte superior del tracto gastrointestinal y deben ser fermentados en grado variable por las bacterias del colon.

– Tienen que ser sustratos selectivos para una o varias bacterias beneficiosas.

– Han de inducir efectos positivos para la salud del huésped a través de la producción de energía, sustratos metabólicos y micronutrientes útiles.

Por eso los únicos compuestos no digeridos que satisfacen estrictamente estas características, son los oligosacáridos, en especial, los fructooligosacáridos (FOS) y galactooligosacáridos (GOS), como la inulina, la oligofructosa, lactulosa (disacárido resultante de la unión de galactosa y fructosa) y el lactitol (unión de una galactosa y un polialcohol derivado de la glucosa). Los FOS y GOS estimulan el crecimiento de bifidobacterias (efecto bifidogénico), únicas bacterias junto con Bacterioides y algunos Firmicutes (conforman el 35% de bacterias de la flora intestinal, frente al 10% de la bifidobacterias), que son capaces de degradar hidratos de carbono complejos.

Fórmulas químicas FOS Y GOS

A) Inulina B) Frutooligosacárido C) Galactooligosacáridos

Como resultado de la fermentación y de la proliferación bacteriana se evitará la colonización por parte de microorganismos foráneos, se generarán ácidos grasos de cadena corta que inhiben el crecimiento de microorganismos patógenos así como se favorece la recolonización de la mucosa intestinal, se neutralizan los grupos amonio procedentes de las rutas metabólicas de desaminación, se genera un efecto laxante por diversos motivos (aumento de presión osmótico luminal, la secrección de agua, el peristaltismo, la generación de gases y el volumen de las heces). De forma colateral, la presencia de compuestos prebióticos genera una mayor absorción de minerales (sobre todo calcio, pero también hierro y magnesio), una mayor inhibición de lesiones precursoras de adenomas y carcinomas, así como se optimiza el perfil lipídico del individuo.

Estos compuestos prebióticos tienen distintos orígenes, siendo el más habitual el de tipo vegetal. Los FOS suelen estar presentes en alimentos como el trigo, cebollas, banana, espárragos, ajo, puerros y en la raíz de la achicoria; también se pueden obtener frutooligosacáridos por síntesis enzimática a partir de la sacarosa. Los GOS suelen estar naturalmente presentes en la leche materna y la leche de vaca, y en menor medida en ciertas frutas, vegetales y en la miel. Para algunos autores la fibra soluble presente en alimentos como la avena, ciertas legumbres o los cítricos sería un alimento prebiótico, pero realmente no debe llegarse a considerar como tal, ya que no llega a estimular el crecimiento de las bifidobacterias. Por su naturaleza, son ampliamente usados como ingredientes en la fabricación de alimentos como galletas, productos lácteos, preparados específicos no lácteos, cremas de untar, etc.

Sus principales aplicaciones clínicas y terapéuticas se centran en la prevención del estreñimiento, la osteoporosis, aterosclerosis, la alergia y la obesidad. Respecto a esto último, se ha observado que la inulina (tipo de FOS) fermentada por parte de las bifidobacterias del intestino, libera grandes cantidades de hidrógeno en estado gaseoso que se corresponden con  un incremento postpandrial de niveles plasmáticos de los péptidos GLP-1 y PYY, que participan en la regulación de la homeostasis energética y reducen la sensación de apetito.

Simbióticos

Se define simbiótico como: mezcla de uno de uno o más organismos probióticos con uno o varios compuestos prebióticos en donde, se genera un efecto sinérgico entre ambos componentes, para potenciar sus propiedades saludables. Esto implica que un producto, sólo puede ser denominado simbiótico, si ha demostrado inducir un efecto beneficioso superior al producido en la suma de los generados, separadamente, por el compuesto prebiótico y el compuesto probiótico.

Uno de los ejemplos más habituales de productos simbióticos son las leches fermentadas, elaboradas con cultivos iniciadores probióticos que durante el proceso de fermentación producen oligosacáridos prebióticos en cantidades apreciables, dependiendo fundamentalmente del tipo de microorganismos empleados (si son bifidobacterias se generan más GOS que los producidos por bacterias del ácido láctico) pero también del tipo de procesado empleado en la fabricación del alimento.

Entre las posibles aplicaciones clínicas y/o terapéuticas alegadas a su figura se encuentra la capacidad de prevenir y controlar la diarrea, el estreñimiento y otras enfermedades intestinales.

Hoy si me lo permitís, me despido de distinta manera a otras veces. Hoy el post del blog tiene una dedicatoria especial, hoy el post va dedicado a Don. Antonio Díaz Castro, mi abuelo, persona con la que he discutido muchas veces sobre estos aspectos y otros de la biología. Aún a pesar de no tener muchos conocimientos, siempre lo recordaré mirándome a medias entre la desconfianza y el interés, mientras le hacía mis explicaciones “científicas” sobre temas diversos. Gracias abuelo, por tantas horas de pláticas y por haberme dejado tantos grandes y buenos momentos en la memoria!

TatianaDC

Fuentes:

Suárez J. E. “Microbiota autóctona, probióticos y prebióticos”. Nutr Hosp Vol. 28. Suplemento 1. 2013 ;  T. Requena, E. Barroso, T. García-Cayuela, I. Bustos, M. C. Martínez-Cuesta, C. Peláez “Papel de la microbiota intestinal en la obesidad humana. Empleo de prebióticos y probióticos”. Alim. Nutri. Salud Vol. 20, N.º 2, pp. 25-30, 2013 ;  Montilla, A. Corzo N. Olano, A. Prebióticos en leches fermentadas. Tecnifood Revista de tecnología alimentaria. Nº 87 2013 ;  Lozano Teruel, J.A “La nutrición es con-ciencia” pp 248-250 Ed. Editum 2011 ;  Aranceta Bartrina, J  y Gil Hernández, A “Alimentos funcionales y salud en la etapa infantil y juvenil” Cap. 1 Ed. Panamericana ; Guarner, F. et al Guías prácticas: Probióticos y Prebióticos Organización Mundial de Gastroenterología Mayo de 2008. 

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