Alimentos funcionales:Prebióticos y Probióticos en la salud

Primeras Jornadas de NutriciónNutrigroup

Dra. Sylvia CruchetINTA, Universidad de Chile

Noviembre 2008

CONCEPTO TRADICIONAL DE LA NUTRICIÓN

El alimento:

• entrega los nutrientes necesarios para los requerimientos metabólicos del individuo.

• genera una sensación de bienestar y de satisfacción (olor, gusto...).

NUEVOS CONCEPTOS DE LA NUTRICIÓN

El alimento:

• modula funciones especificas del organismo, de manera a reducir el riesgo de aparición de ciertas patologías.

Alimentos funcionales

• Son alimentos que gracias a componentes fisiológicamente activos, tienen efectos beneficiosos sobre la salud, más allá del aspecto nutricional

Normal Bacterial Flora

Upper respiratory tract

Mouth

Skin

Digestive tract

Urogenital tract

Composición de la flora intestinal

Efectos patógenos Funciones benéficas

P.aeruginosa

Proteus

Staphylococcus

Clostridia

Veillonellae

Enterococcus

E. coli

Lactobacillus

Streptococcus

EubacteriaBifidobacteria

Bacteroides

Número / g heces escala log 10 Gibson, GR & Roberfroid.

Producción de toxinasDiarrea InfeccionesDaño hepáticoCáncerEncefalopatía

Producción decarcinógenos

Putrefacciónintestinal

Inhibición delcrecimiento debacteriasexógenas y patógenas

Estimulación defunciones inmunes

Participación en laproducción y absorción de vitaminas y minerales

Síntesis devitaminas

2

4

8

11

Establecimiento y modulación de la flora

• tipo de parto

• tipo de alimentación del recién nacido

• destete

• alimentación adulta

Tomado de Penders J et al. Pediatrics 2006;118:511-21.

100 –

80 –

60 –

40 –

20 –

0 –

% d

e la

ctan

tes

* p<0.001

3 10 30 60 180 edad (días)

Parto vaginal (n=34) Parto por cesárea (n=30)

Colonización intestinal por bifidobacterias y tipo de parto

**

Acrobat Document

Rol de la Microflora Estimulación del sistema inmune

Maduración del sistema inmune local (estímulo antigénico para la migración y maduración de las células linfoides precursoras y presentes en las placas de Peyer)

Modulación de la respuesta IgAs Protección frente a patógenos (Efecto de barrera)

Competencia por los substratos y los nichos ecológicos Liberación de moléculas con actividad antibiótica (H2O2, ácido láctico...)

Metabolismo y Nutrición Rescate colónico de los nutrientes no digeridos y

absorbidos en el intestino delgado Síntesis de vitaminas (B12, K, folato)

CAMBIOS EN LA FLORA INTESTINAL

• Fisiológicos:

- al nacimiento- leche materna / fórmula- según la dieta (contenido en frutas y verduras)- en el anciano?

• Asociados con el consumo de antibióticos, anti- inflamatorios, otros fármacos

• Asociados con patologías: alergia, artritis, enfermedades inflamatorias crónicas del intestino, úlceras, estrés, diarrea, constipación ...

Evolución de la microbiota intestinal con la edadLo

g de

recu

ento

de

bact

eria

s fe

cale

s

Lactobacillus

Bifidibacterium

Clostridiumperfringes

Bacteroides,Eubacterium,Peptococcae

Escherichia coli,Streptococcus

12

10

8

6

4

2Destete Preescolar Adultos Ancianos Recién

nacidos

MODULACION NUTRICIONAL DE LA FLORA INTESTINAL

Aumentando el aporte de substratos utilizables por las poblaciones endógenas:

Prebióticos

Aumentando el aporte de microorganismos exógenos:

Probióticos

Un probiótico es “una preparación o producto que contiene

microorganismos definidos, viables y en cantidades suficientes, que alteran

la microflora en uno de los compartimentos del huésped y

ejercen efectos beneficiosos sobre su salud”

(Schrezenmeir y de Vrese, 2001)

Características que permiten su uso en humanos

• Son inocuos • No colonizan en forma permanente• Se les ha determinado una actividad específica

en el tubo digestivo, que puede ser a nivel inmune, nutricional, metabólico o protector

• Tienen capacidad de mantenerse vivos a lo largo del tubo digestivo (acidez gástrica, enzimas intestinales, sales biliares)

Probióticos y modulación de la microbiota en recién nacidos

(Brunser et al., 2004

0

2

4

6

8

10

12

Log

(10)

CFU

Lac

toba

cillu

s/g

stoo

l

BF

Control

Probio

PrebioBreast-fed

(n=26)ControlFormula(n=33)

Probiotic formula(n=25)

visit-1 = before treatment

visit-2 = after 7 weeks diet

visit-5 = 2 weeks after diet interruption

*

0

20

40

60

80

0 2 4 6 8 10 12 14 16

% de niños LA1-positivos

Formula lactea + Lactobacillus LA1

7

5

3

1

Log CFU-LA1/g

Permanencia del probiótico en el TD

6

8.5

9.810.5

00123456789

1011

0 1 2 3 4 5

(Millar M et al. Arch Dis Childh 1993;69:483)

Aparición de L. rhamnosus GG en las heces de lactantes de pretérmino

108 ufc LGG por día durante 14 días

L.Rhamnosus

¿Dónde se encuentran?

• Productos lácteos fermentados, yogurt, leches fermentadas, quesos• Formulas lácteas• Productos vegetales fermentados (aceitunas, chucrut, soya, cereales...)

• Carnes o pescados fermentados, salchichas

• Bebidas alcohólicas (vino, cerveza)

• En forma liofilizada (medicamentos, suplementos nutricionales)

ProbióticosNo todos son iguales

Agentes bioterapéuticos bacterianos

• Lactobacillus (diferentes cepas)

• Bifidobacterias

• …

• E. coli no patógeno (E.coli Nissle 1917)

Agentes bioterapéuticos no

bacterianos

(Levaduras)

Saccharomyces boulardii

Lactobacillus sp Bifidobacterium sp Otras bacterias lácticas Microorganismos no lácticos

L. acidophilus B. adolescentis Enterococcus faecium E. coli

L. casei B. bifidum Propionibac. freudenreichii

L. bulgaricus B. breve Leuconostoc mesenteroides Saccharomyces cerevisiae

L. johnsonii B. infantis Streptococcus thermophilus Saccharomyces boulardii

L. rhamnosus B. longum Lactococcus lactis

L. reuteri B. lactis Bacillus cereus

L. plantarum Clostridium butyricum

L. gasseri Enterococcus faecalis

L. paracasei VSL 3 (4 cepas de lactobacillus, 3 de bifidobacterias, 1 de L. salivarius streptococcus salivarius thermophilus)

L. lactisGRAS: general regarding as safe (FDA)

Microorganismos considerados probióticos

Requerimientos para los productos con probióticos

• Concentración de probióticos > 107/ml

• Estabilidad física y genética del probiótico durante el almacenamiento

• Sin efectos adversos sobre el sabor y/o la textura

• Control de los niveles de O2 y potencial redox

• Composición química: tipo y cantidad de carbohidratos disponibles, grado de hidrólisis de las

proteínas y lípidos

• Interacción con otras cepas probióticas o starter

Mecanismos de Acción de los Probióticos en el Tubo Digestivo

Modificación de actividades enzimáticas intraluminales• Lactasa• Glicosidasa• Nitroreductasa, ß-glucuronidasa, azoreductasa

Competencia por nutrientes y sitios de adhesión a la mucosa

Producción de sustancias bactericidas o bacterioestáticas Acidos Grasos de cadena cortaH2O2

Bacteriocinas (péptidos susceptibles a las proteasas)

Estimulación del sistema inmune (inmunomodulación): la respuesta inmune obtenida con cada probiótico puede

ser diferente:• local / sistémica• celular / humoral

ESPECIFICIDAD DE RESPUESTAselección criteriosa según población objeto debido a activación

positiva o negativa

Indicaciones•Gastroenteritis aguda

• prevención• tratamiento

• Diarrea asociada antibióticos• Enterocolitis Necrotizante• Diarrea del viajero• Diarrea crónica infecciosa• Enfermedad inflamatoria intestinal• Helicobacter pylori• Sindrome intestino irritable • Constipación• Alergia

Recomendaciones basadas en evidenciaProbióticos

Es recomendable el uso de probióticos con eficacia comprobada, a la dosis apropiada para el manejo de la GEA como complemento a la terapia de rehidratación oral (TRO).

• Lactobacillus GG • Saccharomyces boulardii • Lactobacillus reuteri

ESPGHAN Statement, JPGN 2007.

II B

Efectos de Saccharomyces boulardii en niños con diarrea aguda

5

4

3

2

1

0

Placebo Saccharomyces boulardii

Duración de las deposiciones líquidas (días)

p < 0,001

Kurugol Z. et al. Acta Paediatr. 2005 Jan;94(1):44.7

Probiotic(s) N RR (95% CI) NNTLGG 188 0.3 (0.1-0.6) 3 (3-5)LGG 149 0.3 (0.1-1.1) NS

307 0.3 (0.2-0.6) 7 (5-13)

L.acid/B.infantis

18 0.5 (0.2-1.2) NS

L.acid/L.bulg 38 1.0 (0.6-1.5) NSB.lactis/Str.ther

157 0.5 (0.3-0.9) 7 (4-62)

S.boulardii 246 0.2 (0.1-0.6) 8 (5-15)

Total (6 RCTs)

766 0.4 (0.3-0.8)

7 (5-10)

.

..

..

.

Favours probiotics Favours control

Probiotics for prevention of AAD in children

Szajewska et al. J Pediatr 2006;149:367-72

Probióticos en la prevención de DAA

Conclusiones• Prevención con probióticos reduce el

riesgo de diarrea asociada-antibióticos. • El uso de cepas probióticas con probada

eficacia es razonable cuando el medico siente que previene una complicación secundaria

En niños (en orden alfabético):– B. lactis Bb12/Str.

thermophilus– Lactobacillus GG– Saccharomyces boulardii

Szajewska, Setty, Mrukowicz, Guandalini. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2006;42:454-75

• Estudio controlado, prospectivo, en 466 niños, edad 1 – 15 años• Diarrea asociada antibióticos (azitromicina o amoxicilina/sulbactam)

18.9 %

5.7 %

p < 0.05

AB soloAB solo AB + AB + S. S. boulardiiboulardii

Azitromicina n° diarreasola 105 11.4 %+S. Boulardii 127 5.5 %

incidencia DAA > 0. 05 (NS)Amoxicilina/sulbactam

sola 117 25.6 %+ S. Boulardii 117 5.7 %

incidencia DAA < 0.05 Subgrupo 1-5 años

sola 96 32.3 % + S. boulardii 79 11.4 %

incidencia DAA < 0.05

Efecto probiótico de saccharomyces boulardii en diarrea asociada a antibióticos.

Erdeve O. J Tr Pediatr 2004:50;234-6

Excreción de hidrógeno en el aire expirado al consumir 18 gr de lactosa como leche o yogurt

60 -

50 -

40 -

30 -

20 -

10 -

0 -0 1 2 3 4 5 6 7 8

Tiempo, horas

H2 e

n ai

re e

spira

do, p

pm

leche (18g de lactosa)yogurt (18g de lactosa)

Sartor Gastroenterology 2004; 126: 1620-33

Probióticos en enfermedad inflamatoria intestinalEvidencia clínica

El Síndrome de Intestino Irritable (SII) es el más común de los desordenes gastrointestinales; afecta alrededor del 10-20% de la población y tiene un efecto importante sobre la calidad de vida.

El SII se caracteriza por la presencia de meteorismo, de dolor y/o distensión abdominal y por la alteración de los hábitos intestinales (diarrea o constipación), en ausencia de alteraciones bioquímicas y estructurales.

Los sujetos con SII presentan una alteración de su motilidad intestinal, una hipersensibilidad visceral, una alteración de su microbiota intestinal y una desregulación del eje cerebro-intestino.

Cambios en el índice de sintomatología digestiva (dolor o distensión abdominal + flatulencia + borborigmos) durante los seis meses de intervención (p=0.015 a seis meses; n=81) en sujetos con SII.

Efecto del consumo de probióticos en sujetos con síndrome de intestino irritable

Los mecanismos que explican el efecto clínico de los probióticos en los sujetos con SII son desconocidos

Evolución del dolor abdominalNiedzielin et al (2001) Eur J Gastroenterol Hepatol.

13:1143-1147

p=0,00012

SEMANA 1 SEMANA 2 SEMANA 3 SEMANA 4 EXAMEN FINAL

Grupo Lp 299v

Grupo Placebo

Mejora Sin cambios Agravamiento

2 x 200 ml/día de suspensión líquida Lp 299v (5x107 cfu/mL) durante 4 semanas o placebo

Probióticos en infección por H. pilory

AuthorAuthor ProbioticProbiotic NN Eradication Eradication Side Side effectseffects

CanducciCanducci L. acidophilus LBL. acidophilus LB 120120 No effectNo effect

Sheu Sheu Yogurt +L sp./B Yogurt +L sp./B sp.sp.

160160

Armuzzi Armuzzi LGGLGG 6060 No effectNo effect

Armuzzi Armuzzi LGGLGG 120120 No effectNo effect

Cremonini Cremonini LGGLGG 8585 No effectNo effect

Felley Felley L. johnsonii La1L. johnsonii La1 5252 No effectNo effect No dataNo dataNista Nista Bacillus clausiiBacillus clausii 120120 No effectNo effect

MyllyluomaMyllyluoma Mixture Mixture 4747 No effectNo effect

Tursi Tursi L. casei DGL. casei DG 7070 No effect No effect

Evolución del porcentaje de colonización por Hp por grupo de edad

100- 90- 80- 70- 60- 50- 40- 30- 20- 10- 0-

6 7 8 9 10 11 12 13 >13

Cruchet et al. Nutrition 2003, 19: 716-21.

Edad (años)

Porcentaje colonización

14/27

36/48 41/57 33/44 21/2822/27

31/35 28/31 26/29

Sujetos• Screening a 326 niños con 13C UBT en una escuela del área oriente de Santiago.

•Los niños positivos para Hp fueron randomizados y distribuidos en 5 grupos en doble ciego para recibir uno de los 5 productos lácteos.

Grupo 1 : LA1 vivoGrupo 2 : LA1 inactivado por calorGrupo 3 : ST11 vivoGrupo 4 : ST11 inactivado por calorGrupo 5 : Sin LA1-sin ST11

Se les administró diariamente el producto en el colegio durante 4 semanas (160ml) y al final del tratamiento se realizó un segundo 13C UBT para evaluar los niveles de colonización gástrica.

Diferencia entre valores de intensidad de colonización (DOB2 y DOB1) en los 5 grupos

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5

GROUPS

-7,64 -1.96 -6.04 0.72 1.74 Means [-14.23 – -1.03]* [-10.41 – 6.48] [-16.70 – 4.63] [-5.55 – 6.99] [-5.75 – 9.22] [95%CI]

Cruchet et al. Nutrition 2003, 19: 716-21.

Bacterias Probióticas

Bifidobacterium bifidum MF 20/5

5*106

Bifidobacterium longum SP 07/3

5*106

Lactobacillus gasseri PA 16/8

4*107

num

ber

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Incidencia de episodios de resfrío común

control probióticos

de Vrese et al., Clin. Nutr. 24 (2005) 481

days

0

2

4

6

8

10

12

Duración Duración de episodios de resfrío común

probióticos control

p=0,045

de Vrese et al., Clin. Nutr. 24 (2005) 481

scor

e

0

20

40

60

80

100

120

140

Síntomasnasales + faringitis + bronquitis+ cefalea + dolor muscular +

conjuntivitis + fatiga + pérdida apetito + fiebre

probióticoscontrol

p=0,056

de Vrese et al., Clin. Nutr. 24 (2005) 481

Efecto de los probióticos sobre las infecciones respiratorias altas invernales

De Vrese M y cols. Clin. Nutr. 2005:Resfrío común : intensidad y duración (L. gasseri PA 16/8, B. longum SP07/3, B. bifidum MF 20/5)

Turchet et al., J.Nutr. Health Aging, 2003:Infecciones respiratorias invernales en ancianos (L. casei defensis)

Hatakka et al., BMJ, 2001: Infecciones invernales en niños (L. rhamnosus GG)

Efecto de LGG durante los primeros 7 años de vida: disminución acumulada del riesgo de eczema en un estudio

randomizado, controlado por placebo.

Curvas de Kaplan-Meier para niños sin eczema a los 2, 4 y 7 años de edad en losgrupos tratados con LGG (N=64) ó placebo (n=68). p = 0,008 por la prueba de rango log.

Tomado de Kalliomäki M. y cols J Allergy Clin Immunol 2007;119:1019-21.

1.0 –0.9 –0.8 –0.7 –0.6 –0.5 –0.4 –0.3 –0.2 –0.1 –0.0 –

0 1 2 3 4 5 6 7

LGG

........ Placebo

Edad - años

No todas las cepas son creadas iguales

Definición Roberfroid & Gibson

“Un prebiótico es un ingrediente alimentario no digerible que actúa benéficamente en el colon del huésped estimulando selectivamente el crecimiento y/o la actividad de un número selectivo de bacterias, y que por tanto mejora la salud.”

Prof. Glenn Gibson & Prof. Marcel Roberfroid, 1995.

Source: Journal of Nutrition, Introducing the concept of prebiotics, Gibson & Roberfroid, 1995.

Prebióticos: criterios Tres criterios deben ser satisfechos para que un ingrediente se pueda clasificar como prebiótico.

1. Ser no-digerible - debería resistir la acidez gástrica, la acción de enzimas y no ser absorbido.

2. Ser fermentado por las bacterias en el colon3. Estimular selectivamente el crecimiento y/o la

actividad metabólica de las bacterias beneficiosas naturalmente presentes en el colon.

Fuente: Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics, Gibson & Roberfroid, 1995.

Prebióticos

Estructura química y propiedades funcionales

• Inulina: son polímeros de fructosa de 10-60 unidades, con bandas de unión (2-1) lo que la hace no digerible y de reducido valor calórico.

• Oligofructosa: es un subgrupo de la inulina, formada de oligosacáridos de fructosa que contienen 2-10 monosacáridos residuales.

Prebióticos:Fructooligosacaridos

de cadena corta (oligofructosa)de cadena larga (inulina)

Galactooligosacaridos Arabinooligosacaridos

Efectos potenciales de los hidratos de carbono no absorbibles: efectos fisiológicos

Efectos locales Efectos sistémicos

Masa fecal ( ) Colesterol Bacterias TG ( insulina; glucosa) Selectivo de bacterias NH3

Producción de SCFA Urea Selectivo de SCFA Vitaminas B Absorción de minerales Funciones inmunitarias Síntesis de vitaminas B ( Glutamina?)

SCFA = Acidos grasos de cadena corta; TG = triglicéridos

Tomado de : Jenkins DJA et al. J Nutr 1999; 129:143IS-33S

Efecto Prebiótico :

estimulación selectiva de bacterias benéficas

Propiedades de las bifidobacterias que serían beneficiosas para la salud humana

Descenso de los nivelesde colesterol sanguíneo

Disminución de niveles de amonio sanguíneo

Actividad inmunomoduladora;promueve ataque a

células malignas

BIFIDOBACTERIAS

Síntesis de vitaminas del complejo B, ácido fólico

Restitución de la flora intestinalnormal durante tratamiento con antibióticos

Inhibición del crecimiento de patógenos potenciales(por ácidos orgánicos)

Los sinbióticos son sistemas en los cuales microorganismos probióticos son combinados con prebióticos, lo

que mejora la sobrevivencia in situ de dichas bacterias

Gibson G, Collins MD, 42nd Nestle NutritionWorkshop, 1997

Gracias por su atención