Funciones metabolico- nutritivas de la microbiota intestinal y su

Anuncio
30
Funciones metaboliconutritivas de la microbiota
intestinal y su modulación
a través de la dieta:
probióticos y prebióticos
Y. Sanz, M.C. Collado, M. Haros, J. Dalmau*
Instituto de Agroquímica y Tecnología de los Alimentos (CSIC). Burjassot. Valencia.
*Unidad de Nutrición y Metabolopatías. Hospital Infantil «La Fe». Valencia
ACTA PEDIATRICA ESPAÑOLA, Vol. 62, N.o 11, 2004
Nutrición
infantil
Resumen
Abstract
La microbiota intestinal desarrolla una intensa actividad metabólica que le permite
mantener una relación de simbiosis o comensalismo con el huésped. La actividad
bioquímica microbiana actúa colectivamente como un órgano, interviniendo en: la
mejoría de la biodisponibilidad de nutrientes y la degradación de compuestos de la
dieta no digeribles; el aporte de nuevos nutrientes, y la eliminación de compuestos perjudiciales y antinutrientes. Estas funciones
metabólicas tienen una gran repercusión en
el estado nutritivo y de salud del hombre; no
obstante, dependen de la composición de la
flora y de sus complejas interacciones con
la dieta y el individuo. En este contexto, la
administración de bacterias seleccionadas
(probióticos) y compuestos no digeribles
que favorecen el desarrollo de la flora deseable (prebióticos), en forma de alimentos
(por ejemplo, leches fermentadas) o suplementos alimentarios constituyen estrategias
idóneas para modular la composición de la
flora y potenciar sus efectos metabólicos
beneficiosos. Entre los efectos saludables
puede citarse la mejoría de la absorción de
minerales y su aporte, la mejoría de los
síntomas de la intolerancia a la lactosa y la
generación de péptidos antihipertensores.
No obstante, el conocimiento sobre los mecanismos de acción de los probióticos y
prebióticos es todavía muy limitado. Avances en este sentido posibilitarán el desarrollo futuro de productos con propiedades funcionales cada vez mejor definidas, y dirigidas
a cubrir de forma selectiva las necesidades
específicas de determinados grupos de población.
The intestinal microbiota develops an intense metabolic activity that serves to maintain
symbiotic or commensal relationships with
the host. The biochemical activity of the
microbial population collectively acts as an
active “organ”, which is involved in: (i) the
improvement of nutrient bioavailability and
degradation of nondigestible dietary compounds, (ii) the supply of new nutrients, and
(iii) the removal of harmful and antinutritional compounds. These metabolic functions
have important implications in human nutrition and health, although they depend on the
composition of the microflora and its complex interactions with the diet and the host.
In this context, the administration of selected bacteria (probiotics) and nondigestible
carbohydrates that stimulate the growth of
the desirable bacterial groups (prebiotics),
through foods (e.g. dairy products) or dietary supplements, constitutes an attractive alternative for modulation of the composition
of the intestinal microflora and promotion
of their beneficial metabolic functions. The
claims regarding the salutary effects of theses supplements include the improvement of
mineral absorption and their supply, alleviation of symptoms of lactose intolerance,
and the generation of antihypertensive peptides. Nevertheless, the knowledge of the
mechanisms of probiotic and prebiotic action is still limited. Advances in this field
will lead to the future development of products with designed functional properties
and directed to cover the specific needs of
certain population groups.
Palabras clave: Funciones metabólicas, microbiota intestinal, prebióticos, probióticos,
dieta
Keywords: Metabolic functions, intestinal
microbiota, prebiotics, probiotics, diet
(Acta Pediatr Esp 2004; 62: 520-526)
520
04NUT INFANTIL=FUNCIONES
476
30
2/12/03, 08:32
Ecología microbiana
del tracto intestinal
La mucosa del tracto gastrointestinal es la
segunda superficie más extensa del organismo (250 m2) y constituye la principal zona
de contacto y defensa frente a agentes externos como bacterias, virus, toxinas y alergenos. La flora o microbiota que la coloniza
constituye un complejo ecosistema integrado por más de 400 especies bacterianas, que
coexisten en equilibrio dinámico con el huésped. La densidad microbiana en las zonas
proximal y media del intestino delgado es
relativamente baja, pero aumenta en gran
medida en la parte distal de éste (108 bacterias/mL) y en el colon (1011-1012 bacterias/g).
El número de bacterias alcanza valores diez
veces superiores al de células del organismo, lo que constituye colectivamente un «órgano» activo, cuyo metabolismo influye de
forma decisiva en el mantenimiento de la
homeostasis del individuo1. Dicho equilibrio
depende, además, de un complejo número
de factores fisiológicos como la capa de
mucus, el peristaltismo intestinal, la velocidad de recambio del epitelio, la acidez y la
actividad enzimática endógena2. La flora comienza a adquirirse después del nacimiento,
y tanto la velocidad de colonización como el
tipo de microrganismos tienen gran repercusión en el desarrollo del sistema inmune y
en la predisposición a padecer ciertas enfermedades. Inicialmente, existe un predominio
de microrganismos aerobios o anaerobios
facultativos (Enterobacter, Staphylococcus,
Enterococcus, Lactobacillus, etc.) que consumen el oxígeno y favorecen el establecimiento posterior de una flora integrada en
mayor medida por bacterias anaerobias estrictas (Bifidobacterium, Bacteroides, Eubacterium, Clostridium, etc.)3. La flora intestinal beneficiosa, representada principalmente
por los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium, contribuye de forma significativa al
estado de salud del huésped, por sus funciones: metabólicas, interviniendo en la asimilación de nutrientes de la dieta y glicanos
endógenos; protectoras, contribuyendo al
efecto barrera y al desplazamiento de microrganismos patógenos; y tróficas, interviniendo en la modulación del sistema inmune
y en el desarrollo y la proliferación celular 4, 5.
Funciones metabólicas
de la flora intestinal y
sus efectos sobre nutrición
y salud
El metabolismo de la microbiota intestinal
representa una parte importante de toda la
actividad bioquímica que se desarrolla en
el organismo y tiene una gran influencia en el
estado nutritivo y de salud del individuo6.
Dichas funciones no sólo derivan de la acción directa de la microbiota sobre los componentes de la dieta, sino también de su
capacidad para inducir genes del huésped
implicados en el metabolismo de nutrientes1. Las funciones metabólicas de la flora
intestinal permiten: la generación de nutrientes asimilables a partir de compuestos complejos no digeribles en la parte superior del
tracto gastrointestinal (por ejemplo, la mayoría de polisacáridos comestibles); la mejoría de la digestión y biodisponibilidad de
nutrientes de la dieta (por ejemplo, la lactosa y los minerales) mediante el aporte de
enzimas o la estimulación de las actividades
endógenas relacionadas con su utilización;
el aporte de nuevos nutrientes (vitaminas y
minerales) mediante su síntesis o acumulación; y la reducción de compuestos perjudiciales o antinutrientes (por ejemplo, el colesterol
y los fitatos) por asimilación, degradación o
inhibición de la síntesis endógena (figura 1).
Metabolismo de oligo- y polisacáridos
Los componentes de la dieta que no son
digeridos en la parte superior del tracto intestinal y los glicanos endógenos (mucinas,
glicosfingolípidos, etc.) constituyen los principales nutrientes para la flora que reside en
la parte distal del intestino delgado y en el
colon. Entre éstos, los hidratos de carbono
complejos (oligo- y polisacáridos) aportados
por la dieta constituyen el grupo de sustratos fermentables más abundantes. Los integrantes de la flora intestinal han desarrollado un complejo sistema de glicohidrolasas
que les permiten utilizarlos, favoreciendo así
su supervivencia, a la vez que generan energía metabólica para los enterocitos. Los principales productos de fermentación son ácidos grasos de cadena corta, principalmente
propiónico, butírico y acético, que constituyen entre el 83 y 95% del total. El ácido
butírico es, en su mayor parte, metabolizado
por el epitelio intestinal, aportándole entre
un 60 y 70% de toda la energía necesaria. El
propiónico es transportado hasta el hígado,
y el acético pasa a la circulación periférica
llegando al músculo esquelético y cardiaco.
La mayor parte del conocimiento existente
sobre los mecanismos de acción y efectos
derivados del metabolismo de polisacáridos
se ha obtenido con uno de los principales
anaerobios intestinales: Bacteroides thetaiotaomicron1. No obstante, el análisis del genoma de Bifidobacterium longum ha puesto de manifiesto la presencia de un número
inesperadamente alto de proteínas (más de
40) implicadas en el metabolismo de polisacáridos y glicanos del huésped, indicativas
de su adaptación a este nicho ecológico y de
su estrecha interacción con el huésped7.
Entre los principales productores, concretamente de ácido butírico, también se encuentran otros componentes de la flora intestinal
como Eubacterium halli, Clostridium spp.,
FUNCIONES METABOLICONUTRITIVAS DE LA MICROBIOTA INTESTINAL Y SU MODULACIÓN A TRAVÉS DE LA DIETA....
31
521
04NUT INFANTIL=FUNCIONES
31
2/12/03, 08:32
32
Fitasas
Antinutrientes
Fibra (fitato), cereales y soja
Betagalactosidasa
Lactosa
Mejoría intolerancia
Biosíntesis
Absorción
Vitaminas
Acumulación
Minerales
Ca, Zn, y Fe
Flora intestinal
Probióticos-prebióticos
Proteínas
Proteinasas
Glicohidrolasas
Péptidos
Oligo- y polisacáridos
Peptidasas
Asimilación
desconjugación
ácidos biliares
Absorción
Hipertensión
Biosíntesis
Ácidos grasos de cadena corta
pH
NH3
NH4+
Energía
Crecimiento y
diferenciación
celular
Colesterol
Riesgo enfermedades
cardiovasculares
Aminoácidos
Productos tóxicos
Aminas, amoníaco, indoles, etc.
Efecto barrera
Uremia
Sales biliares secundarias
Factor riesgo cáncer
ACTA PEDIATRICA ESPAÑOLA, Vol. 62, N.o 11, 2004
Figura 1.
Faecalibacterium spp. y Roseburia8. Los
ácidos grasos de cadena corta generados
desempeñan importantes funciones a nivel
local (intestinal) y sistémico1, 9. Actualmente, se considera que éstos pueden contribuir
a la función barrera o protectora del epitelio
intestinal; modificar el metabolismo del nitrógeno; mejorar la absorción de minerales,
y modificar el metabolismo de los ácidos
biliares y los lípidos.
– Función barrera o protectora. La acidificación del medio debida a la actividad fermentativa inhibe el desarrollo y la colonización de patógenos, así como la producción
de elementos tóxicos derivados de su metabolismo (amonio, compuestos fenólicos,
aminas, etc.). Por otro lado, el ácido butírico
constituye la principal fuente de energía para
los colonocitos, estimulando la proliferación
celular y regulando la apoptosis y la composición del mucus. De este modo, contribuyen globalmente a estabilizar la función barrera del intestino1.
– Modificación del metabolismo del nitrógeno. La acidificación del medio también
favorece la protonación del amoniaco a ion
amonio, limitando su difusión a la sangre y
aumentando su excreción fecal, lo que, finalmente, disminuye la uremia9.
– Absorción de minerales. Los ácidos grasos de cadena corta favorecen la absorción
de minerales (calcio, magnesio y hierro) clínicamente relevantes para el tratamiento y
prevención de ciertas enfermedades como la
osteoporosis y la anemia. Los efectos se producen como consecuencia de la reducción
del pH luminal, que aumenta su solubilidad
y favorece su absorción por difusión pasiva
(vía paracelular). Posiblemente, la absorción
de calcio también se favorece por la vía
transcelular, ya que los ácidos grasos de
cadena corta estimulan la expresión de las
proteínas de unión a calcio implicadas en su
transporte10.
– Metabolismo de lípidos y ácidos biliares. El ácido propiónico disminuye la expresión de enzimas lipogénicas en el hígado,
implicadas en la síntesis de novo de triglicéridos y ácidos grasos, y reduce los niveles de
colesterol. El acético reduce los niveles séricos
de ácidos grasos, aunque aumenta los de
colesterol10. Se considera que, globalmente,
la flora intestinal beneficiosa puede contribuir a reducir la colesterolemia mediante su
capacidad para modular el equilibrio y composición entre estos ácidos grasos de cadena corta. Por otro lado, la acidificación del
medio intestinal inhibe la transformación de
522
04NUT INFANTIL=FUNCIONES
32
2/12/03, 08:32
33
Metabolismo de antinutrientes
presentes en la fibra dietética
Los grupos no metilados de ácido galacturónico presentes en la fibra de ciertas frutas y
vegetales, así como el ácido fítico (hexafosfato de mioinositol) asociado a la fibra de
los cereales y la soja, poseen capacidad para
retener ciertos minerales de importancia clínica, reduciendo su biodisponibilidad, por lo
que se consideran antinutrientes. El ácido
fítico o fitato posee un alto grado de fosforilación que le confiere carga negativa, la
cual le permite actuar como un excelente
quelante de calcio, cinc y hierro11. Su defosforilación reduce sus propiedades antinutritivas y genera derivados con menor grado
de fosforilación, a los que, por el contrario,
se les atribuyen efectos beneficiosos sobre
la salud. Las fitasas son las enzimas responsables de catalizar su defosforilación. La actividad fitasa, aportada por la dieta, y la
producida por la flora intestinal se consideran de gran importancia desde el punto de
vista nutritivo, ya que existe escasa actividad
endógena12. La actividad microbiana a nivel
intestinal se ha asociado únicamente a Bacteroides spp., Clostridium spp. y bacterias
gramnegativas13. Sin embargo, esta propiedad
metabólica también se ha detectado recientemente en especies del género Bifidobacterium, lo que podría constituir una nueva
propiedad probiótica dirigida a mejorar el
valor nutritivo de los alimentos con fibra14.
Ésta sería de especial interés para las poblaciones con dietas muy ricas en productos
derivados de los cereales.
Metabolismo de la lactosa
La intolerancia a la lactosa se produce como
consecuencia de una deficiente producción
de la enzima (lactasa o betagalactosidasa)
responsable de su descomposición en los
correspondientes monosacáridos (glucosa y
galactosa) en la mucosa intestinal. Esta deficiencia puede ser congénita, debida a un
defecto genético hereditario autosómico recesivo, y se manifiesta inmediatamente después del nacimiento, produciéndose diarrea
tras la ingestión de leche; no obstante, en la
mayoría de los casos es adquirida. La maldigestión o hipoclasia primaria se debe a una
reducción fisiológica y progresiva de la producción de lactasa, que puede comenzar a
partir de los 3-4 años o en la edad adulta. La
maldigestión o hipoclasia secundaria se debe
a procesos de inflamación o alteraciones
funcionales de la mucosa intestinal (infecciones víricas, bacterianas o parasitarias,
celiaca, etc.), a cirugía (resecciones intestinales) y a malnutrición15. Los síntomas aparecen entre los 30 minutos y las 2 horas
posteriores a la ingestión de alimentos que
contienen lactosa, y sus manifestaciones
más frecuentes son flatulencia, diarrea, náuseas y dolor abdominal. Esta sintomatología
se debe a la presencia de lactosa no digerida
en el intestino grueso, donde sirve de sustrato fermentable para la flora bacteriana, y al
aumento del flujo de agua al lumen intestinal provocado por osmosis. Los cultivos iniciadores convencionales del yogur, así como
algunas bacterias de origen intestinal, mejoran la digestión de la lactosa y pueden eliminar los síntomas de intolerancia. Estos efectos
beneficiosos se deben a diversos mecanismos: la actividad betagalactosidasa (lactasa)
microbiana; la reducción que las leches fermentadas producen en la velocidad del tránsito gastrointestinal, especialmente en el
vaciado gástrico; y posiblemente, a la mejoría inducida en la función intestinal por la
flora que actúa previniendo la sintomatología 15, 16.
Metabolismo de proteínas y aporte
de aminoácidos
La flora láctica, así como otros grupos integrantes de la flora intestinal (Bacteroides,
Clostridium, etc), pueden contribuir a la
hidrólisis de proteínas derivadas de la dieta
y a la mejoría de su biodisponibilidad a
través de la generación de aminoácidos. Las
bacterias lácticas han desarrollado un complejo sistema proteolítico que, durante la
elaboración de derivados lácteos, actúa incrementando el valor nutritivo y funcional
de los productos finales17. Fruto de la actividad proteolítica, además de mejorar la biodisponibilidad de las caseínas, se pueden
generar péptidos con actividad biológica,
entre los que se han descrito péptidos inmunomoduladores e inhibidores de la enzima
de conversión de la angiotensina (IECA),
que están indicados para problemas de hipertensión18. Por el contrario, la fermentación de los aminoácidos libres, llevada a
cabo principalmente por la flora gramnegativa, genera productos tóxicos (amonio, aminas, tioles, sulfuro de hidrógeno, indoles,
etc.) relacionados con coma hepático, síntomas neurológicos, citotoxicidad y cáncer de
colon.
La flora intestinal también puede estar
implicada en el aporte de aminoácidos al
huésped derivados de su actividad biosintética, como lisina, treonina, arginina, ácido
glutámico, glutamina y cisteína20, 21. En concreto, la arginina es un aminoácido esencial
para el feto y el neonato, y la glutamina es
crucial en los flujos de carbono y nitrógeno
y se le atribuyen funciones en la prevención
de infecciones22.
Metabolismo de lípidos
Entre los efectos de la flora intestinal sobre
la salud, se cita su función en la reducción
de los niveles séricos de colesterol. Los
mecanismos de acción responsables de este
efecto incluyen: la asimilación directa del
colesterol, la interferencia con la expresión
FUNCIONES METABOLICONUTRITIVAS DE LA MICROBIOTA INTESTINAL Y SU MODULACIÓN A TRAVÉS DE LA DIETA....
las sales biliares primarias en secundarias,
que se consideran un factor de riesgo para el
desarrollo de cáncer de colon9.
523
04NUT INFANTIL=FUNCIONES
33
2/12/03, 08:32
34
ACTA PEDIATRICA ESPAÑOLA, Vol. 62, N.o 11, 2004
de las enzimas implicadas en la síntesis de
lípidos y la desconjugación enzimática de los
ácidos y sales biliares. Los integrantes de la
flora intestinal pueden producir hidrolasas
de sales biliares responsables de su desconjugación durante la circulación enterohepática. Ésta provoca la disrupción de las micelas de colesterol, su precipitación con las
sales biliares desconjugadas y, finalmente,
su eliminación en heces. A su vez, el colesterol sérico se reduce como consecuencia
del aumento de su conversión en ácidos
biliares, debido a una mayor excreción fecal
de éstos o por disminución de su solubilidad
y su absorción a lo largo del lumen intestinal23, 24. Además, como consecuencia de la
desconjugación de los ácidos biliares, éstos
pierden eficiencia en la solubilización y absorción de lípidos en el intestino25. Estos
efectos también pueden ser, en parte, mediados por los ácidos grasos de cadena corta derivados del metabolismo de oligo- y
polisacáridos, como ya se ha indicado. Sin
embargo, todavía no existen suficientes evidencias que corroboren el efecto hipocolesterolémico de la flora intestinal. Otras investigaciones se centran en la actividad de
esterasas y lipasas microbianas que permita
aliviar las deficiencias en lipasas digestivas
(esteatorrea) del individuo, y contribuir a la
generación de ácidos grasos libres de cadena media (C6-C14), indicados para pacientes
con problemas de malabsorción, desórdenes
digestivos y malnutrición infantil. Asimismo,
se está evaluando la capacidad de las bacterias lácticas para sintetizar ácidos linoleicos
conjugados, a los que se atribuyen diversas
funciones biológicas (anticolesterolémica,
anticarcinogénica, antidiabetogénica e inmunomoduladora).
Aporte de vitaminas y micronutrientes
mediante biosíntesis o acumulación
Las vitaminas sintetizadas por la flora intestinal constituyen un posible aporte adicional
para el huésped. De hecho, ratones desarrollados en ambientes libres de gérmenes requieren vitamina K y mayores aportes de
ciertas vitaminas del grupo B para su correcto desarrollo. La síntesis de vitaminas se
ha atribuido a diversos grupos de la flora intestinal (Bifidobacterium, Bacteroides, Eubacterium y Fusobacterium), y también a bacterias lácticas utilizadas en fermentaciones
alimentarias (Propionibacterium y Lactobacillus)1, 21, 26, 27. En concreto, las vitaminas
B6, B12, tiamina, ácido fólico y ácido nicotínico son sintetizadas, en cantidades importantes, por diversas especies del género Bifidobacterium de origen humano, especialmente
las vitaminas B6, B12 y el ácido fólico27. B.
bifidum y B. infantis son buenos productores de estas tres vitaminas, mientras que B.
brevis y B. longum sintetizan pequeñas cantidades, y B. adolescentis no sintetiza ninguna de ellas. La producción de vitaminas B2 y
B6 por B. longum es excepcional. B. brevis
y B. infantis se caracterizan por su elevado
nivel de producción de ácido nicotínico y
biotina, respectivamente. No obstante, el
grado en que son asimiladas por el huésped
se desconoce, ya que cantidades apreciables
de vitaminas del grupo B aparecen en heces1.
Algunos microrganismos poseen la capacidad de unir en su superficie o acumular
intracelularmente iones metálicos presentes
en el medio ambiente. En suplementos alimentarios, se ha empleado esta propiedad
con el fin de aportar minerales importantes
para nuestra salud. Lactobacilos y levaduras
son capaces de concentrar el selenio inorgánico del medio durante su crecimiento y
producir selenio orgánico, que posee mayor
biodisponibilidad. Estos microrganismos ricos en selenio se han comercializado como
suplementos alimentarios de este micronutriente28.
Probióticos y prebióticos
como moduladores del
metabolismo de nutrientes
La manipulación de la composición de la
microbiota intestinal a través de dieta constituye una alternativa idónea para fomentar
las propiedades funcionales derivadas de
aquélla en beneficio del huésped, con fines
preventivos y terapéuticos. Por ello, existe
un creciente interés en el diseño de alimentos o suplementos funcionales que favorezcan el desarrollo de la flora deseable. Las
estrategias desarrolladas se basan en la administración de cepas seleccionadas (probióticos), de ingredientes alimentarios no
digeribles (prebióticos) que favorezcan el
desarrollo específico de la flora deseable, y
de simbióticos, definidos como combinaciones de probióticos y prebióticos.
Los probióticos se definen como suplementos dietéticos microbianos que, tras su
ingestión en cantidades adecuadas, son capaces de ejercer un efecto beneficioso sobre
el huésped, más allá de su inherente valor
nutritivo. Los probióticos son mayoritariamente bacterias de origen intestinal o utilizadas de forma tradicional en fermentaciones
alimentarias pertenecientes a los géneros
Lactobacillus y Bifidobacterium. Su administración se suele realizar mediante su incorporación a alimentos funcionales, principalmente derivados lácteos. A los probióticos
actualmente se les atribuye un gran número
de acciones beneficiosas sobre la salud (reducción de las infecciones gastrointestinales
y urogenitales, modulación de la respuesta
inmune, regulación del tránsito intestinal,
etc.)19, 29; sin embargo, se posee una información muy limitada sobre las funciones que
desempeñan en el metabolismo de nutrientes. De todas las alegaciones, la establecida
con mayor solidez es su efecto sobre la
524
04NUT INFANTIL=FUNCIONES
34
2/12/03, 08:32
35
Conclusiones
La actividad metabólica de la flora intestinal
desempeña importantes funciones en la síntesis, digestión y absorción de nutrientes y
en la eliminación de tóxicos o antinutrientes
de la dieta. El metabolismo de nutrientes es
esencial en el proceso de colonización y
establecimiento de la flora intestinal que, a
su vez, provoca la expresión de genes intestinales que facilitan el establecimiento de
una relación de simbiosis. La composición
de la dieta y, especialmente, la presencia de
residuos dietéticos fermentables por la flora
colónica también ejercen una importante
influencia en la ecología intestinal. Las evidencias sobre los efectos beneficiosos de
los probióticos y prebióticos sobre la salud
son cada vez más sólidas31-34; sin embargo,
existe escasa información sobre sus aspectos nutritivofuncionales y sus mecanismos
de acción, debido a las complejas interacciones de las que dependen. La mejora de
las técnicas de análisis de los cambios en la
composición de la flora, la secuenciación
del genoma de los componentes de la microbiota intestinal, y el desarrollo de técnicas
para monitorizar la expresión génica in vivo
permitirán conocer las interrelaciones entre
la flora, la dieta y el huésped. Todo ello
contribuirá al diseño de suplementos dietéticos con funciones definidas, así como al
descubrimiento de nuevas propiedades metabólicas que puedan redundar en mejoras
de nuestra calidad de vida35.
Bibliografía
1. Hooper LV, Midtvedt T, Gordon JI. How hostmicrobial interactions shape the nutrient environment of the mammalian intestine. Annu Rev
Nutr 2002; 22: 283-307.
2. Mercenier A, Pavan S, Pot B. Probiotics as
biotherapeutic agents: present knowledge and
future prospects. Curr Pharm Desing 2003; 9:
175-191.
3. Fanaro S, Chierici R, Guerrini P, Vigi V.
Intestinal microflora in early infancy: composition and development. Acta Paediatr supl
2003; 441: 48-55.
4. Collins MD, Gibson GR. Probiotics, prebiotics, and synbiotics: approaches for modulating
the microbial ecology of the gut. Am J Clin Nutr
1999; 69: 1.052S-1.057S.
5. Guarner F, Malagelada JR. Gut flora in
health and disease. Lancet 2003; 361: 512-519.
6. Reid G, Sanders ME, Gaskins HR, Gibson
GR, Mercenier A, Rastall R y cols. New scientific paradigms for probiotics and prebiotics. J
Clin Gastroenterol 2003; 37: 105-118.
7. Schell MA, Karmirantzou M, Snel B, Vilanova
D, Berger B, Pessi G y cols. The genome sequence of Bifidobacterium longum reflects its adaptation to the human gastrointestinal tract. PNAS
2002; 99: 14.422-14.427.
8. Hold GL, Schwiertz A, Aminov RI, Blaut M,
Flint HJ. Oligonucleotide probes that detect
quantitatively significant groups of butyrateproducing bacteria in human feces. Appl Environ Microbiol 2003; 69: 4.320-4.324.
9. Tungland BC, Meyer D. Nondigestible oligoand polysaccharides (dietary fiber): their physiology and role in human health and food.
Comprehensive Reviews in Food Science and
Food Safety 2002; 1: 73-92.
10. Teitelbaum JE, Walker WA. Nutritional impact of pre- and probiotics as protective gastrointestinal organisms. Annu Rev Nutr 2002; 22:
107-138.
11. Kennefick S, Cashman KD. Inhibitory effect
of wheat fibre extract on calcium absorption in
Caco-2 cells: evidence for a role of associated
phytate rather than fibre per se. Eur J Nutr
2000; 39: 12-17.
12. Sandberg AS, Andlid T. Phytogenic and
microbial phytases in human nutrition. Int J
Food Sci Technol 2002; 37: 823-833.
13. Steer TE, Gibson GR. The microbiology of
phytic acid metabolism by gut bacteria and
relevance for bowel cancer. Int J Food Sci Technol 2002; 37: 783-790.
14. Haros M, Bielecka M, Sanz Y. Phytase activity as a novel metabolic feature in Bifidobacterium. FEMS Microbiol Lett 2004; (en prensa).
15. De Vrese M, Stegelmann A, Richter B, Fenselau S, Laue C, Schrezenmeir J. Probioticscompensation for lactase insufficiency. Am J
Clin Nutr 2001; 73 supl: 421S-429S.
16. Marteau PR, de Vrese M, Cellier CJ, Schrezenmeir J. Protection from gastrointestinal diseases with the use of probiotics. Am J Clin
Nutr 2001; 73 supl: 430S-436S.
FUNCIONES METABOLICONUTRITIVAS DE LA MICROBIOTA INTESTINAL Y SU MODULACIÓN A TRAVÉS DE LA DIETA....
intolerancia a la lactosa. La contribución de
la flora intestinal a la nutrición del huésped
a través del metabolismo de polisacáridos se
presume especialmente importante. Sin embargo, el conocimiento sobre los mecanismos de acción a este nivel se basan, casi
exclusivamente, en las investigaciones efectuadas con Bacteroides thetaiotaomicrom1.
En concreto, mediante estudios de colonización de animales, libres de gérmenes, se ha
podido establecer cómo este microrganismo
modifica la diferenciación celular y la expresión génica en beneficio del huésped y del
propio microrganismo en simbiosis con él.
Se considera prebiótico todo ingrediente
alimentario no digerible que estimula el crecimiento y/o la actividad de un número limitado de microrganismos residentes en el
colon. Las sustancias mejor estudiadas como
prebióticos son los oligosacáridos y glicoconjugados de la leche humana y los oligo- y
polisacáridos de origen vegetal4, 30. Se ha demostrado que su administración puede modificar la composición de la flora y, en algunos
casos, sus potenciales efectos beneficiosos
en nutrición, como por ejemplo en la mejoría de la absorción de minerales y la reducción de los niveles séricos del colesterol. No
obstante, se desconocen en gran medida los
mecanismos de acción. Estudios con este fin
requerirán de evaluaciones simultáneas de
los cambios que se producen en la composición global de la flora, en su expresión génica
y la del huésped, y su repercusión global en
funciones metabólicas («metaboloma») durante el tratamiento dietético.
525
04NUT INFANTIL=FUNCIONES
35
2/12/03, 08:32
36
functional aspects. Salminen S & Von Wright A.,
eds. Nueva York: Marcel Dekker Inc. 1998; 519-587.
27. Deguchi Y, Morishita T, Mutai M. Comparative studies on synthesis of water soluble vitamins among human species of bifidobacteria.
Agric Biol Chem 1985; 49: 13-19.
28. Bomba A, Nemcov R, MudroÚov· D, Guba P.
The possibilities of potentiating the efficacy of
probiotics. Trends Food Sci & Technol 2002; 13:
121-126.
29. Tannock GW. A fresh look at the intestinal
microflora. En: Probiotics. A critical review.
Tannock GW, ed. Wymondham, Norfolk, Inglaterra: Horizon Scientific Press, 1999; 5-14.
30. Ferrer B, Dalmau J. Alimentos funcionales.
Acta Pediatr Esp 2001; 59: 150-155.
31. Duggan C, Gannon J, Walker WA. Protective
nutrients and functional foods for the gastrointestinal tract. Am J Clin Nutr 2002; 75: 789808.
32. Schrezenmeir J, de Vrese M, Heller K. Probiotics and prebiotics. Am J Clin Nutr 2001; 73
supl 2: 361 S-486 S.
33. De Roos NM, Katan MB. Effects of probiotic
bacteria on diarrhea, lipid metabolism, and
carcinogenesis: a review of the papers published between 1988 and 1999. Am J Clin Nutr
2000; 71: 405-411.
34. Vanderhoof JA, Young RJ. Use of probiotics
in childhood gastrointestimal disorders. J Pediatr Gastroenterol Nutr 1998; 27: 323-332.
35. Agostini C, Axelsson I, Braegger C y cols.
Probiotic bacteria in dietetic products for infants: A commentary by ESPGHAN Committee
on Nutrition. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2004;
38: 365-374.
Y. Sanz
Instituto de Agroquímica y Tecnología
de los Alimentos (CSIC)
Apartado de Correos 73
46100 Burjassot (Valencia)
ACTA PEDIATRICA ESPAÑOLA, Vol. 62, N.o 11, 2004
17. Sanz Y, Lanfermeijer FC, Renault P, Bolotin
A, Konings WN, Poolman B. Genetic and functional characterization of dpp genes encoding a
dipeptide transport system in Lactococcus lactis. Arch Microbiol 2001; 175: 334-343.
18. Meisel H, Bockelman W. Bioactive peptides
encrypted in milk proteins: proteolytic activation and thropho-functional properties. Antonie
van Leeuwenhoek 1999; 76: 207-215.
19. Salminen S, Bouley C, Boutron-Ruault MC,
Cummings JH, Franck A, Gibson GR y cols.
Functional food science and gastrointestinal
physiology and function. Br J Nutr 1998; 80:
147S-171S.
20. Metges CC. Contribution of microbial amino acids to amino acid homeostasis of the host.
Am Soc Nutr Sci 2000; 130: 1.857S-1.864S.
21. Molin C. The role of Lactobacillus plantarum in foods and in human health. En: Handbook of fermented functional foods. Mazza G,
ed. CRL Press Washington: 2003; 305-342.
22. Huang Y, Shao XM, Neu J. Immunonutrients and neonates. Eur J Pediatr 2003; 162:
122-128.
23. Brashears MM, Gilliland SE, Back LM. Bile
salt deconjugation and cholesterol removal from
media by Lactobacillus casei. J Dairy Sci 1998;
81: 2.103-2.110.
24. Pereira DIA, McCartney AL, Gibson, GR. An
«in vitro» study of the probiotic potencial of a
bile-salt-hydrolyzing Lactobacillus fermentum
strain, and determination of its cholesterollowering properties. Appl Environ Microbiol
2003; 69: 4.743-4.752.
25. Reynier MO, Montet JC, Gerolami A, Marteau C, Crotte C, Montet AM y cols. Comparative
effects of cholic, chenodeoxycholic, and ursodeoxycholic acids on micellar solubilization and intestinal absorption of cholesterol. J Lipid Res
1981; 22: 467-473.
26. Ballonge J. Bifidobacteria and probiotic action. En: Lactic acid bacteria: Microbiology and
526
04NUT INFANTIL=FUNCIONES
36
2/12/03, 08:32
Descargar