ALIMENTOS FUNCIONALES:

PREBIÓTICOS, PROBIÓTICOS Y SIMBIÓTICOS.

Química Farmacéutica Yinamaría Miras Rosano.

Intregrante del Grupo de Estudio de Osteopatías de la Sociedad Uruguaya de Reumatología.

Resumen

Las características fundamentales de un alimento funcional son: su consumo no posee efectos nocivos; cuenta con propiedades nutritivas y beneficiosas para el organismo; disminuye y previene el riesgo de contraer enfermedades, además de mejorar el estado de salud. Dentro de la gama de alimentos funcionales están los prebióticos, los probióticos y los simbióticos.

Los prebióticos son azúcares no metabolizables por el organismo humano que promueven selectivamente el crecimiento y/o actividad de un número limitado de bacterias en el colon

( Acidophillus y Bifidus) favoreciendo el saludable equilibrio de la flora intestinal.

Los probióticos son microorganismos vivos adicionados a un alimento que, en concentraciones óptimas, ejercen un efecto benéfico en la salud humana.

Los simbióticos combinan en sus formulaciones la unión de prebióticos y probióticos, lo que permite potenciar las propiedades de ambos por separado.

Los beneficios para la salud humana van desde la reducción del colesterol sérico, tratamiento complementario de infecciones gastrointestinales, alergias, así como prevenir ciertas enfermedades y modular la inmunidad del huésped.

Conceptos Generales

Alimento funcional: dícese de aquel producto, alimento modificado o ingrediente alimentario que pueda proveer beneficios a la salud, superiores a los ofrecidos por los alimentos tradicionales. El efecto positivo de un alimento funcional puede ser tanto en el mantenimiento del estado de salud como en la reducción del riesgo de padecer una enfermedad. [1]. Es de destacar que un alimento puede ser funcional para una población en particular o para grupos particulares de la población, definidos por sus características genéticas, sexo, edad u otros factores.

Flora intestinal: para comprender la importancia del concepto de alimento probiótico para la salud humana son necesarias algunas consideraciones ecológicas acerca de la flora intestinal.

La flora del colon constituye un ecosistema donde muchas especies bacterianas distintas (más de 400 [2] participan de ciclos vitales interrelacionados o interdependientes, en un ámbito de gran biodiversidad. Unas especies viven de los productos generados por otras y, a su vez, la actividad metabólica de las primeras beneficia la proliferación de terceras. Las bacterias que forman esta microflora intestinal residente no suelen tener efectos nocivos, y se ha demostrado que algunas de ellas son necesarias para mantener el bienestar de su huésped. Es un microsistema en que se observa un predominio de bacterias anaeróbicas obligadas llamadas genéricamente bacterias putrefactivas (que digieren proteínas); el resto de esta flora esta formado por bacterias fermentativas (que digieren azúcares). La función principal de la flora del colon es la fermentación de los sustratos no digeribles de la dieta y del moco producido por el epitelio intestinal. Como resultado de esta actividad se recupera energía metabólica, sustratos absorbibles y se produce la proliferación de la población de microorganismos. Cabe citar, como ejemplo de la función beneficiosa de la microflora intestinal, lo que se ha denominado la “resistencia a la colonización” o “efecto barrera” [3].

Las bífidobacterias (género Bifidobacterium) se consideran como uno de los géneros de bacterias más beneficiosas [4]. Otras bacterias como los lactobacilos (género Lactobacillus) también lo son.

1. Probióticos

•  Definición

Se definen como “microorganismos vivos aquéllos que, cuando se administran en cantidades apropiadas, confieren al huésped un beneficio para la salud”.

Se circunscribe el ámbito de estudio al examen de los “microorganismos vivos que, cuando se consumen en cantidades apropiadas como parte de un alimento, confieren al huésped un beneficio para la salud”.

Son también conocidos como bioterapéuticos, bioprotectores o bioprofilácticos. Para que un microorganismo pueda realizar esta función de protección tiene que cumplir los postulados de Huchetson: ser habitante normal del intestino, tener un tiempo corto de reproducción, ser capaz de producir compuestos antimicrobianos y ser estable durante el proceso de producción, comercialización y distribución, para que pueda llegar vivo al intestino [5].

Los microorganismos probióticos utilizados en los alimentos deberían ser capaces no sólo de sobrevivir al paso por el aparato digestivo, sino también de proliferar en el intestino. Esto significa que deberían ser resistentes a los jugos gástricos y poder crecer en presencia de bilis, en las condiciones existentes en los intestinos, o ser consumidos en un alimento que, actuando como vehículo, les permita sobrevivir al paso por el estómago y a la exposición a la bilis. Son bacterias grampositivas y se clasifican fundamentalmente en dos géneros, Lactobacillus y Bifidobacterium [6].

•  Historia de los probióticos

Ilia Mechnikov, científico del Instituto Pasteur, premio Nobel a comienzos del siglo XX; fue quien por primera vez afirmó que "la dependencia de los microbios intestinales, con respecto a los alimentos, hace posible adoptar medidas para modificar la flora de nuestro organismo y sustituir los microbios nocivos por microbios útiles" [7]. Contemporáneamente a Mechnikov, el pediatra Henry Tissier observó que los niños con diarrea tenían en sus heces un escaso número de bacterias caracterizadas por una morfología peculiar en forma de Y. Estas bacterias bífidas eran, por el contrario, abundantes en los niños sanos. [8]

El término probiótico fue usado por primera vez en el año 1965 por Lilly y Stillwell, para describir a aquellas sustancias secretadas por un microorganismo que estimulan el crecimiento de otras, en contraposición al término antibiótico . La palabra fue aplicada posteriormente para referirse a extractos de tejidos que estimulaban el crecimiento bacteriano (1971, Sperti), sin embargo, Parker fue el primero en usar el término probiótico de acuerdo con el sentido que hoy conocemos, es decir organismos que contribuyen al balance microbiano intestinal. Fuller (1989) intenta mejorar la definición hecha por Parker, con objeto de recalcar el carácter microbiano de los probióticos, la importancia de la viabilidad y el aspecto de beneficio para el huésped animal; definió de nuevo el término como "un suplemento dietético basado en microbios vivos que afecta beneficiosamente al animal huésped mejorando su equilibrio intestinal". Definiciones más recientes, son las siguientes: 1) “preparación de un producto que contiene microorganismos viables en suficiente número, los cuales alteran la microflora (por implantación o colonización) en un compartimiento del huésped provocando efectos beneficiosos sobre la salud del mismo” (Havenaar y Huis ln`t Veld 1992); 2) “microorganismos vivos que, cuando se consumen en cantidades apropiadas, confieren al huésped efectos saludables” (Guarner y Schaafsma, 1998).

1.3 Beneficios o funciones de los probióticos

•  Prevención de la diarrea

La diarrea infecciosa es un importante problema mundial de salud, que anualmente causa varios millones de muertes. Aunque la mayoría de las muertes se producen entre niños de países en desarrollo, se estima que la diarrea transmitida por los alimentos afecta cada año hasta el 30 por ciento de la población, incluso en los países desarrollados. Los probióticos pueden constituir un medio importante para reducir estos problemas. La prueba más concluyente de los efectos beneficiosos de determinadas cepas de probióticos se ha establecido utilizando Lactobacillus rhamnosus GG y Bifidobacterium lactis BB-12 con fines de prevención [9] y de tratamiento [10] de la diarrea aguda, causada principalmente por rotavirus en niños.

Hay pruebas sólidas in vitro de que ciertas cepas probióticas pueden inhibir el crecimiento y adhesión de una serie de enteropatógenos [11], y estudios en animales han indicado efectos beneficiosos contra patógenos como Salmonella [12].

Un problema importante que acompaña al tratamiento con antibióticos es la aparición de diarrea, causada a menudo por Clostridium difficile . Este organismo no es raro en un intestino sano, pero la alteración de la microflora autóctona causada por los antibióticos da lugar a un aumento anormal de su número y posteriormente a síntomas relacionados con la producción de toxinas. Por consiguiente, la razón en que se basa el empleo de probióticos es que, en esos pacientes, es necesaria la administración de microorganismos comensales exógenos (es decir, probióticos) para restablecer la microflora hasta un nivel más próximo al de la flora normal antes de la terapia con antibióticos. Algunos estudios de alcance variable han demostrado de hecho que este método permite aliviar los signos y síntomas de la infección por C. difficile [13].

Es importante señalar que la OMS recomienda que el tratamiento clínico de la diarrea aguda incluya la reposición de los líquidos y electrolitos perdidos junto con un apoyo nutricional (OMS, 1995). Las sales de rehidratación oral (SRO) se han utilizado ampliamente en ese tratamiento de la enfermedad, y es en ese contexto que se propugna la terapia combinada con probióticos.

•  Alergia

En un ensayo aleatorio se administró L. rhamnosus GG a mujeres embarazadas durante cuatro semanas antes del parto, y seguidamente a los recién nacidos con alto riesgo de alergia durante seis meses, de este ensayo se observó una reducción significativa de la enfermedad atópica precoz [14]. Este estudio evidencia las posibilidades de los microorganismos probióticos para modular la respuesta inmunitaria y prevenir la aparición de enfermedades alérgicas. En otros estudios clínicos con lactantes alérgicos a la leche de vaca, se alivió la dermatitis atópica mediante la ingestión de cepas probióticas L. rhamnosus GG y B. lactis BB-12 [15]. No se han averiguado los mecanismos precisos, pero el postulado se basa en la capacidad de los lactobacilos para invertir la mayor permeabilidad intestinal, potenciar las respuestas de las IgA específicas del intestino, promover la función de barrera del intestino mediante el restablecimiento de los microbios normales y favorecer la producción de interleucina beta y 10 que potencian el factor de crecimiento, así como de citoquinas que promueven la producción de anticuerpos IgE [16].

•  Aparato urogenital

Existe una estrecha correlación entre la presencia de comensales, en particular lactobacilos, en la vagina sana y la ausencia de estos microorganismos en pacientes con infecciones urogenitales. La alteración de la flora vaginal normal está causada por antibióticos de amplio espectro, espermicidas, hormonas, sustancias alimentarias y factores que todavía no se comprenden totalmente. Hay algunos indicios de que los microorganismos probióticos que se administran en forma de alimentos y preparaciones tópicas contribuyen a la prevención de trastornos del aparato urogenital. Se han propuesto criterios para seleccionar cepas probióticas eficaces [17].

•  Cáncer

Otra función de los probióticos es la de disminuir la producción de enzimas como la beta-glucuronidasa, la nitroreductasa y la ureasa. Estas enzimas participan en la activación metabólica de los mutágenos y carcinógenos [18].

Estudios in vitro con L. rhamnosus GG y bífidobacterias y un estudio en vivo utilizando cepas GG y LC-705 de L. rhamnosus , así como Propionibacterium sp, demostraron una disminución de la disponibilidad de aflatoxina carcinógena en el lumen [19]. Sin embargo, es demasiado pronto para sacar conclusiones clínicas definitivas con respecto a la eficacia de los probióticos en la prevención del cáncer.

•  Enfermedades inflamatorias intestinales

Las alteraciones de la flora intestinal, incluidas las infecciones, pueden causar o agravar enfermedades inflamatorias intestinales. Algunos estudios confirman el posible papel de los probióticos en la terapia y la profilaxis e indican que combinaciones de cepas pueden desempeñar una función en la corrección [20]. La microflora intestinal desempeña probablemente una función decisiva en los estados inflamatorios del intestino, y es posible que los probióticos puedan corregir esas afecciones mediante una modulación de la microflora.

•  Otros indicios en vía de estudio

Se han realizado estudios con respecto a actividad beneficiosa de los prebióticos, en el tratamiento de gastritis de tipo B, úlceras pépticas y cáncer de estómago, por su acción contra el Helicobacter pylori, al inhibir el crecimiento del patógeno y reducir la actividad de la enzima ureasa necesaria para que el patógeno permanezca en el medio ácido del estómago [21]. Son necesarios ensayos controlados con placebo antes de poder hacer declaraciones específicas con respecto a los beneficios de los probióticos contra Helicobacter pylori en seres humanos con fines de prevención y tratamiento. Esos estudios están justificados por los datos iniciales que corroboran esos efectos.

•  Utilización de probióticos en personas por lo demás sanas

Muchos productos probióticos son utilizados por consumidores que se consideran por lo demás sanos. Lo hacen suponiendo que los probióticos les permiten mantener su salud y bienestar y reducir posiblemente el riesgo de contraer a largo plazo enfermedades intestinales, renales, respiratorias y cardíacas. Es necesario hacer varias observaciones sobre este supuesto y sus repercusiones. En primer lugar, no existe una medición precisa de la salud y puede que de hecho los sujetos tengan enfermedades ocultas y no detectables en cualquier momento. En segundo lugar, no se han realizado todavía estudios para analizar si la ingestión sistemática de probióticos contribuye o no a mantener la salud durante toda la vida, al margen de la alimentación, el ejercicio y otros elementos del estilo de vida.

Un estudio sobre centros de asistencia ambulatoria en Finlandia demostró que el uso de probióticos reducía la incidencia de las infecciones respiratorias y los días de ausencia por enfermedad [22]. Por otra parte, la idea de restablecer un equilibrio normal se basa en el supuesto de que se sepa en qué consiste la situación normal en cualquier aparato intestinal. Otra cuestión que merece ser señalada es que, hasta la fecha, la ingestión de cepas probióticas no ha dado lugar a una colonización y supervivencia duraderas y mensurables en el huésped. Invariablemente los microorganismos persisten días o semanas, pero no más tiempo [23]. Por lo tanto, la utilización de probióticos confiere probablemente efectos más transitorios que duraderos, por lo que parece ser necesaria una ingestión continuada.

En el marco de seguir estudiando sobre todo esto, la utilización de probióticos se recomienda a cualquier persona que quiera incentivar el equilibrio de la flora intestinal como forma de favorecer:

•  la producción y el aumento en la biodisponibilidad de vitaminas B1, B2, B6, B12, niacina, biotina, ácido fólico, ácido pantoténico;

•  la mayor biodisponibilidad de minerales, como calcio, hierro, cobre, cinc y magnesio, en alimentos con adición de prebióticos;

•  efectos hipocolesterolémicos;

•  la producción de ácidos que provocan los probióticos estimula el peristaltismo intestinal reduciendo el tiempo de tránsito de las heces [24].

•  Inocuidad

Como en el caso de cualquier bacteria, entre algunas bacterias del ácido láctico, incluidos los microorganismos probióticos, existe una resistencia a los antibióticos. [25]. Esta resistencia puede estar relacionada con genes localizados en el cromosoma, los plásmidos o los transposones. En la actualidad, no se dispone de métodos fenotípicos normalizados que estén reconocidos internacionalmente para los lactobacilos y las bífidobacterias (no patógenos). Cuando se proceda a la selección de cepas probióticas, se recomienda que las bacterias probióticas no contengan genes transmisibles que codifiquen la resistencia a medicamentos utilizados con fines clínicos. Es necesaria una investigación sobre la resistencia de los lactobacilos y las bífidobacterias a los antibióticos y las posibilidades de transmisión de elementos genéticos a otros microorganismos intestinales y/o de origen alimentario. La información reunida hasta la fecha indica que los lactobacilos se han utilizado desde hace tiempo como probióticos sin que se hayan determinado riesgos para los seres humanos, y ésta sigue siendo la mejor prueba de su inocuidad [26]. Además, no se han encontrado propiedades patógenas o virulentas en lactobacilos, bífidobacterias o lactococos [27]. Un estudio epidemiológico reciente sobre casos notificados de bacteremia causada por lactobacilos, recogidos sistemáticamente en un país, ha demostrado que no se observa un aumento de la incidencia o la frecuencia de la bacteremia cuando aumenta la utilización de lactobacilos probióticos [28].

•  Reglamentación

Las reglamentaciones de los gobiernos difieren entre países, pero en la actualidad no se ha establecido a nivel internacional la situación de los probióticos como componente de los alimentos. En su mayor parte, los probióticos se presentan en forma de alimentos y suplementos dietéticos, porque en su mayoría se administran oralmente como alimentos. Éstos se diferencian de los medicamentos en diversos aspectos, especialmente en lo que concierne a las declaraciones de propiedades. En el caso de los medicamentos están autorizadas las declaraciones de propiedades relativas a su eficacia en el tratamiento, la mitigación o la cura de una enfermedad, mientras en los casos de los alimentos, los aditivos alimentarios y los suplementos dietéticos sólo pueden hacerse declaraciones de propiedades saludables de carácter general.

2. Prebióticos

•  Definición.

Los prebióticos se definen, en general, como ingredientes no digestibles de los alimentos que afectan beneficiosamente al huésped estimulando selectivamente el crecimiento y/o la actividad de una de las especies de bacterias que están ya establecidas en el colon, o de un número limitado de ellas, y por consiguiente mejoran de hecho la salud del huésped [29]. Son fundamentalmente fructo y galactooligosacáridos.

•  Fibra

En 1976 Trowel la describió como diferentes compuestos de origen vegetal que tienen en común el estar constituidos por macromoléculas no digeribles y/o no hidrolizables por las enzimas del intestino humano. Recientemente se define como el citoesqueleto de los vegetales, que puede ser fermentado por algunas bacterias pero inabsorbible por el intestino. Los requisitos generales para que una sustancia sea definida como fibra son los siguientes: ser de origen vegetal; tener una estructura heterogénea de moléculas complejas; no ser digerida por las enzimas digestivas; ser parcialmente fermentada por las bacterias colónicas; ser osmóticamente activa.

•  Fuentes naturales de FOS (Fructooligosacáridos)

Son carbohidratos indigeribles, pero altamente fermentables, que se encuentran naturalmente en alimentos tales como la cebolla, la banana, el tomate, la miel, la cebada, el ajo y el trigo. Están presentes en mayor concentración en el alcaucil de Jerusalén, y en la raíz de achicoria [30].

•  Composición química.

Desde un punto de vista químico, los FOS son un conjunto de oligómeros conocidos como oligosacáridos de 1-questosa (GF 2 ), nistosa (GF 3 ) y 1 F - b - fructofurano-silnistosa (GF 4 ) en las cuales las unidades de frutosil (F) están unidas en la posición BETA-2,1 de la sacarosa, lo cual es lo que los distingue de otros oligómeros [31].

El nombre fructooligosacáridos (FOS) es usado universamente para describir la categoría de prebióticos. Pero existen tres categorías de prebióticos que tienen diferencias estructurales. Los scFOS (short chain Fructooligosaccharides) están específicamente definidos como una mezcla de cadenas frutosil con una unidad terminal de glucosa con un máximo de 5 unidades y son derivados del azúcar mediante procesos naturales de fermentación. Oligofructosa, una mezcla de FOS, es producto de una hidrólisis enzimática de la inulina, consistente en una mezcla de cadenas frutosil, con glucosa y fructosa terminales, y que varían su largo entre 2 y 7 unidades. La inulina no es un fructooligosacárido (basándose en esta definición) ya que la mayoría de las cadenas exceden las 10 unidades [32].

Los FOS pueden ser divididos en dos grupos, desde el punto de vista comercial:

El 1er. grupo es preparado por hidrólisis enzimática de inulina, y está formado por unidades lineales de frutosil con sólo una unidad final de glucosa. El grado de polimerización de estos FOS varía entre 1 a 7 unidades de frutosil. Este proceso ocurre ampliamente en la naturaleza, y esos oligosacáridos pueden ser encontrados en una amplia gama de plantas, (nombres comerciales: ‘Raftilose', ‘Frutafit').

El 2do. grupo es preparado por una reacción enzimática de transfrutosilación en residuos de sacarosa, y está formado tanto por cadenas lineales como por cadenas ramificadas de oligosacáridos, con un grado de polimerización que varía de 1 a 5 unidades de frutosil, (nombres comerciales: ‘Nutraflora', ‘Neosugar', ‘Profeed', ‘Actilight').

La glucosa terminal en las cadenas cortas es extremadamente importante para la fermentabilidad y por tanto para la funcionalidad del ingrediente [33].

2. 5 FOS como sustrato

Los FOS constituyen uno de los sustratos elegidos por bacterias colónicas, como las bífidobaterias, que los utilizan, selectivamente, para obtener energía. Debido a que estimulan la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCCs) los FOS contribuyen a crear un medio intestinal no favorable al desarrollo de algunas bacterias patógenas. La siguiente ilustración resume el proceso.

2.6 Propiedades probióticas

Efectos fisiológicos del consumo de FOS

Se ha comprobado que los prebióticos estimulan la absorción y retención de varios minerales, particularmente el magnesio, el calcio y el hierro. Los efectos probablemente se relacionan a la fermentación de los hidratos de cabono por la flora intestinal y puede depender de la dosis ingerida dentro de un rango limitado. Varias condiciones experimentales promovieron el estímulo de la absorción del calcio como, por ejemplo, concentración alta de calcio dietético, dosis óptima de prebióticos, el tiempo de administración de los prebióticos, y la edad del sujeto.

Trabajos de investigacion han mostrado que un pH estomacal mas acido aumenta la absorcion de Calcio. Normalmente, sólo una pequeña parte (a lo sumo el 50% y en los adolescentes) del calcio dietético está absorvido por el cuerpo, principalmente en el intestino delgado, y depositado en los huesos. El calcio es principalmente absorbido mediante dos vias, una via activa calcitriol dependiente y un via por mecanismo pasivo. El mecanismo activo, sucede principalmente en el intestino delgado. Aquí la vitamina D3 estimula la absorcion activa del calcio hacia el torrente sanguineo. La absorcion pasiva del calcio, se da fundamentalmente en los primeros tramos del intestino delgado.

El aumento en la fermentación selectiva de las bífidobacterias de la flora colónica produce ácidos grasos de cadena corta, resultando en un descenso del pH. Esto, finalmente, aumenta la solubilización de los minerales presentes en el lumen intenstinal. Se ve favorecido, también, el transporte pasivo del calcio a través de las células epiteliales del intestino, así como se estimula el transporte activo del calcio al aumentar la expresión de calbindina-D9k [44].

•  Estudios Toxicológicos

Los resultados de los estudios toxicológicos indican que los FOS no son metagénicos o teratogénicos y que no producen efectos carcinogénicos en administración crónica de 15 %

(2,664 mg/kg/día) en la dieta de animales [45], [46].

3. Simbióticos

La combinación de prebióticos con probióticos se ha definido como simbióticos, la cual beneficia al huésped mediante el aumento de la sobrevivencia e implantación de los microorganismos vivos de los suplementos dietéticos en el sistema gastrointestinal [47].

Los prebióticos pueden estimular el crecimiento de cepas específicas y por tanto contribuir a la instalación de una microflora bacteriana específica con efectos beneficiosos para la salud [48].

Es un compromiso el desarrollo de alimentos funcionales que aporten carbohidratos no digeribles que puedan proporcionar cantidades óptimas de sustrato para la nutrición y desarrollo de las bacterias del colon, activando la producción de AGCC, ácido láctico y energía (hasta el 30% de las necesidades energéticas de una persona sana) [49].

4. Conclusiones

De los estudios referenciados se puede concluir que el consumo de prebióticos y/o probióticos, presenta beneficios para la salud humana, fundamentalmente por su acción sobre la función de barrera y relación huésped-comensal de la flora bacteriana beneficiosa. Hay datos científicos suficientes de que existe la posibilidad de derivar beneficios para la salud del consumo de alimentos que contienen probióticos y/o prebióticos. Se hace necesario, siguiendo un criterio sistemático y con más datos estadísticamente significativos, profundizar en el conocimiento de sus efectos sobre temas particulares.

Existen estudios concluyentes sobre la inocuidad de ciertas cepas probióticos, así como de los FOS prebióticos nombrados. Es necesario identificar las posibles cepas probióticas mediante métodos tales como técnicas moleculares aceptadas internacionalmente, y denominarlas según Código Internacional de Nomenclatura.

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