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MICROBIOTA, PROBIÓTICOS Y PREBIÓTICOS
Prof. Ascensión Marcos
Grupo de Inmunonutrición. Dep. Metabolismo y NutriciónInstituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos y Nutrición (ICTAN)
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
2
90% MICROBIOS
10% CÉLULAS HUMANAS
3
INTERACCIONES EN EL COLON HUMANO
HUESPED DIETA
MICROBIOTA INTESTINAL HUMANA
Metabolitos Huesped
Nutrientes
Metabolitosbacterianos
billones de microbios
Extracción de nutrientes y energía a partir de los polisacáridos complejos
Polisacáridos no degradados por enzimas
Polisacáridos fermentados por la microbiota colónica
Chassard &Lacroix. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2013, 16:453–60
4
ESPECIES PREDOMINANTES DE LA MICROBIOTA COLONICA HUMANA
Chassard &Lacroix. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2013;16:453–60
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Exposición a bacterias
Colonización bacteriana intestinal
Al nacimiento
Después nacimiento (piel, leche materna)
6
(EXPOSICIÓN ANTÍGENOS NUEVOS ALIMENTOS)
MICROBIOTA
NUTRICIÓN EN EL RECIÉN NACIDO
ANTÍGENOSNUTRIENTES
MODULACIÓN
MADURACIÓN
RESPUESTAS
SISTEMA INMUNE
7
La composición de la microbiota puede determinar una respuesta inmune saludable o predisponer la enfermedad
PA
Cualquier desviación de una microbiota normal puede alterar la funcionalidad del sistema inmune y predisponer a enfermedades
infecciosas o inflamatorias a lo largo de la vida
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COLONIZACIÓN BACTERIANA
9
DELGADO
OBESO
BACTEROIDETES
FIRMICUTES
Santacruz et al., Obesity 2009;17(10):1906-15Nadal et al., Int J Obes (Lond). 2009 Jul;33(7):758-67
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PROGRAMA INTEGRAL (EVASYON)(DIETA+ACTIVIDAD FÍSICA+PSICOLOGÍA) PARA
ADOLESCENTES (13-16 AÑOS)
< 2 KG
> 4 KG
FASE INTENSIVA
PÉRDIDA PESO
PÉRDIDAPESO
2 MESES
Santacruz et al., Obesity 2009;17(10):1906-15
Nadal et al., Int J Obes (Lond). 2009 Jul;33(7):758-67
11
Santacruz et al., Obesity 2009;17(10):1906-15
12
Santacruz et al., Obesity 2009;17(10):1906-15
13| 13
Santacruz et al., Obesity 2009;17(10):1906-15
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La composición de la microbiota es mucho más importante para perder peso de lo esperado
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EJE MICROBIOTA-INTESTINO-CEREBRO (SISTEMA DE COMUNICACIÓN BI-DIRECCIONAL)
El cerebro modula la función gastrointestinalCualquier alteración a nivel
gastrointestinal se comunica con el cerebro con percepción de un evento visceral (nausea, saciedad, dolor)
MECANISMOS NEURALES, INMUNES Y ENDOCRINOS
Grenham et al. Frontiers in Physiology. 2011;2:94
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COMUNICACIÓN MICROBIOTA-INTESTINO-CEREBRO EN LA SALUD Y LA ENFERMEDAD
COMPOSICIÓN DE LOS MICROBIOTA INTESTINAL PUEDE ESTAR ASOCIADA CON CAMBIOS
EN EL SISTEMA NERVIOSO
ALTERACIONES PSIQUIÁTRICAS?Grenham et al. Frontiers in Physiology. 2011;2:94
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Viabilidad de los microorganismosAdministración oralEfecto beneficioso
FAO-OMS
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PROBIÓTICOS COMO TERAPIA ALTERNATIVA
INMUNOMODULACIÓN
Prevención cáncerDiarrea
Helicobacter píloriEnterocolitis necrotizante
AlergiaEnfermedad inflamatoria intestinal
Metabolismo lipídico
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SISTEMA INMUNE
SISTEMA NERVIOSO CENTRAL
INFECCIONESENFERMEDADES INFLAMATORIAS
ESTRÉS
Uhligt and Kallus KW (2005)Sekiyama et al. (2005)
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TRASTORNOPSIQUIÁTRICO
PROBIÓTICOSPREBIÓTICOS
21
MAJOR DEPRESSIVE DISORDER (MDD)
Acute stress
CortisolProinflammatory Cytokines
Logan A & Katzman M. (2005)
LAB
LactobacillusBifidobacterium
Altered GI function
Oxidativestress
MicronutrientsPUFA n-3
PROBIÓTICOS COMO TERAPIA ALTERNATIVA
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PATRÓN SECRECIÓN CORTISOLPATRÓN SECRECIÓN CORTISOL
REDISTRIBUCIÓN LINFOCITOS T
RITMOS CIRCADIANOS CÉLULAS T, B Y NK
FLUCTUACIONES PONDERALES TCAFLUCTUACIONES PONDERALES TCA
23
Yogur-Leche
semanas 0 6 10 16 20
T1 T3T2 T4 T5
YOGUR (375 g/d) LECHE (475 ml/d)
T1 T3T2 T4
0 6 10 16 20
T5
LECHE (475 ml/d)
semanas
YOGUR (375 g/d)
Pacientes AN: recién ingresadas en el hospitalT1
Leche-Yogur
Nova et al. Eur J Nutr 47 (2006)
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Yogur-Leche Leche-Yogur
= Leukocytes < Leukocytes= Lymphocytes < Lymphocytes> CD4/CD8 < CD4/CD8> IFN-γ = IFN-γ= IL-2 = IL-2= TNF-α = TNF-α
< Leukocytes > Leukocytes< Lymphocytes > Lymphocytes< CD4/CD8 > CD4/CD8< IFN-γ > IFN-γ= IL-2 > IL-2= TNF-α > TNF-α
DESPÚES 10 SEM DESPUÉS 20 SEM DESPUÉS 10 SEM DESPUÉS 20 SEM
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Determinar si la leche fermentada con BAL incluyendoL. casei DN-114 001 puede modular la inmunosupresión
asociada al estrés causado por exámenes
¿QUÉ PARÁMETROS ESTÁN INVOLUCRADOS?
26
Estudiantes Universitarios
Edad: 18-23 años
BAL N=73
Control N=63
70%30% 46%54%
N = 155(136)
Mujeres
Varones
27
6 Semana
1Semana
2 Semana
3 Semana
4Semana
Fase 0 Fase 1
5Semana
Exámenes académicos
Todos los estudiantes consumieron una dieta normal perono podían ingerir ningún otro tipo de leche fermentada
28
0
5
10
15
20
25
30
Cam
bio
en e
stad
o an
sied
ad (p
erce
ntile
s)
Control Leche Fermentada
Tendencia a reducir ansiedad in el grupo con Leche fermentada
Efecto del tratamiento: P>0,05
P0
P1
29
0
1
2
3
4
5
6
Cam
bio
en c
ortis
ol (m
g/dL
)
Control
Tendencia a reducir el cortisol sérico in el grupo con Leche Fermentada
Efecto del tratamiento: P<0,1
Leche Fermentada
30
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Cam
bio
en li
nfoc
itos (
cels
103 /m
m3 )
*
Disminución de los linfocitos causada por estrés revierte en el grupo Leche Fermentada
Control Leche Fermentada
Efecto Tratamiento: P<0,05
Marcos et al., Eur J Nutr 2004;43(6):381-389
31
-80
-60
-40
-20
0
20
40
Cha
nge
in N
K c
ells
(cel
ls/m
m) *
La disminución de las células NK causada por estrés se previene en el grupo Leche Fermentada
Efecto Tratamiento: P<0,05
Control Leche Fermentada
Marcos et al., Eur J Nutr 2004;43(6):381-389
32
Riesgo InfecciónESTRÉS
CORTISOL
ANSIEDAD
Respuesta Inmune
(+)
(+)
(-)
(-)
Y+Lc DN-114 001
(+)
Riesgo Infección?
33
Y.S. Ji, H.N. Kim, H.J. Park et al., Beneficial Microbes 2012; 3(1): 13-22
Kondo et al., Biosci Biotechnol Biochem 2010;74 (8):1656-1661
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OBJECTIVE: TO EVALUATE THE ANTIOBESITY ACTIVITY OF A PROBIOTIC BIFIDOBACTERIAL STRAIN IN A MOUSE MODEL WITH OBESITY INDUCED BY A HIGH-FAT DIET
(10)8 (10)9
High fat diet suplemented with Bifidobacteriumbreve B-3 at 108 or 109 cfu/d for 8 weeks.
35
7 WEEKS
36
An et al. Lipids in Health and Disease 2011, 10:116
37
An et al. Lipids in Health and Disease 2011, 10:116
38
An et al. Lipids in Health and Disease 2011, 10:116
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LECHE FERMENTADA CON LG2055 (ACTIVE; N=43)LECHE FERMENTADA SIN LG2055 (CONTROL; N=44), 200 g/día
Lactobacillus gasseri SBT2055
An et al. Lipids in Health and Disease 2011, 10:116
40
Kadooka et al., Eur J Clin Nutr (2010) 64, 636–643
41
EDAD↓ Respuesta inmune
↑ Incidencia tumores
↑ Susceptibilidad a las infecciones
↑ Gravedad de las infecciones
↓ Eficacia de las vacunas
Morbilidad y
mortalidad
Inflamación crónica de
bajo grado
“INFLAMMAGING “
(C. Franceschi, 2000)
ObesidadEstilos de vida no
saludables
Agentes contaminantes
Infecciones recurrentes
Adapted from: Franceschi, et al. Ann N Y Acad Sci. 2000; 908:244-54.
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↑ FRECUENCIA DE INFECCIONES COMUNESMarcos (ed). Ed Médica Panamericana. 2011
↓ IL-2↓ proliferación de linfocitos↓ IgA sérica↓ título de anticuerpos tras vacunación↓ linfocitos T↓ linfocitos T maduros/inmaduros↓ linfocitos T naïve/memoria↑ radicales libres↑ citokinas proinflamatorias
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↑ Actividad Fagocítica↑ Actividad NK
Lactobacillus rhamnosusRango de edad: 44-80 años (n=54)
109 CFUs/g 3 semanas
Sheih et al., J Am Coll Nutr. 2001;20(2 Suppl):149-56.
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PREBIÓTICOS•Oligosacáridos no digeribles
Inulina, Fructooligosacáridos (FOS), transgalacto-oligosacáridos (TOS)
Cadenas de un pequeño número de monosacáridos o azúcares sencillos enlazados entre sí
No son digeribles por las enzimas encargadas de la digestión de los nutrientes y pasan prácticamente intactos el tracto digestivo hasta llegar al colon, donde está la microbiota
Forman parte por tanto de la fibra dietética
Achicoriacebolla, puerro, ajo
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REQUISITOS PARA SER PREBIÓTICOREQUISITOS PARA SER PREBIÓTICO
Resistencia a enzimas digestivas
Resistencia al pH ácido
No absorción
colon
46
Ouwehand et al., FEMS Immunol Med Microbiol 2008;53:18–25
SIMBIÓTICOS
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Se estima que para el año 2050 la población (de 65 años o más) duplicará a la población de niños (0-14) por 1ª vez en la historia
Duncan & Flint. Maturitas 2013;75:44–50
IMMUNESYSTEM
ENERGY EXPENDITURE
ADIPOSE TISSUE
INTAKE
UNDERNUTRITIONOVEREATING
GENES
MICROBIOTA
NERVOUS SYSTEM
NUTRITION
ENERGY EXPENDITURE
INTAKE
49
50
IX INTERNATIONAL SOCIETY FOR IMMUNONUTRITION
CONFERENCE
OXFORD, ENGLAND, UK
SUMMER 2018
51
