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Flora intestinal, probióticos, simbióticos y alimentos novedosos.

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Introducción

Las observaciones realizadas en modelos animales de experimentación y en seres humanos indican que la flora intestinal supone una gran cantidad de microorganismos comensales que han evolucionado en armonía con su huésped y mejorado la salud de este último (1). Estas bacterias intervienen en el desarrollo normal del sistema inmunitario y en la regulación de la respuesta a los patógenos, y son esenciales para el establecimiento y el mantenimiento de la tolerancia inmunitaria de la mucosa (2-6). La flora intestinal participa en varios procesos fisiológicos, como la digestión y la motilidad (7,8) además de en funciones metabólicas del organismo tales como la producción de vitaminas. También aporta a los colonocitos sustratos como el butirato (9). El ácido butírico y el butirato presentes en la luz del colon tras la digestión de, por ejemplo, alimentos ricos en fibra, regulan la diferenciación de las células mucosas del intestino grueso e inducen la apoptosis, que es importante para controlar la inflamación y evitar la aparición del cáncer (10,11).

 

La importancia de la ubicua flora intestinal en la prevención de enfermedades

Revisaremos las evidencias disponibles qe demuestran que la flora intestinal protege al hombre de enfermedades como el asma, la alergia y las enteropatías inflamatorias crónicas, así como los mecanismos moleculares que se conocen. Ahora es posible realizar estudios científicos sobre este tema gracias a las nuevas tecnologías que permiten estudiar las muestras fecales humanas mediante protocolos de PCR que no precisan cultivos. Hoy también podemos detectar e identificar las bacterias predominantes mediante cebadores específicos de grupo dirigidos al ARNr de 16S y polimorfismos de la longitud del fragmento de restricción terminal. Esta tecnología permite estudiar la composición y la dinámica de la microflora intestinal sin necesidad de recurrir al cultivo de las heces que habitualmente tardan demasiado tiempo en conocerse los resultados (12-14).

Estos nuevos adelantos tecnológicos van acompañados de avances en el conocimiento de las bases de la simbiosis huésped-microorganismo y de la interacción de la microflora intestinal con la inmunidad innata y adquirida o adaptada.

 

Las bases moleculares de la simbiosis huésped-microorganismo

Uno de los avances clave que estimularán aun más las investigaciones y que contribuirán a resolver el dilema de si usar las cepas de bacterias aisladas o las mezclas de distintas cepas en la regulación de la inflamación intestinal (15), los simbióticos (16-20), los péptidos antimicrobianos catiónicos (21) o los polisacáridos capsulares zwitteriónicos (PSZ), es el mayor conocimiento de las bases moleculares de la simbiosis huésped-microorganismo (22).

Las recientes investigaciones sobre una de las moléculas arquetípicas de las bacterias comensales que median en el desarrollo del sistema inmunitario del huésped (23), indican que los PSZ son capaces de modular el complejo ecosistema del tubo digestivo. Bajo esta perspectiva, dicho conocimiento nos ayuda ahora a comprender viejas observaciones que, no obstante, siguen siendo relevantes hoy en día. Strachan, de la School of Hygiene and Tropical Medicine de Londres propuso en 1989 (24) que cambios en la flora bacteriana serían los responsables de la mayor incidencia de trastornos inmunitarios tales como la alergia y la atopia. Actualmente lo llamamos la hipótesis higiénica (25), aunque aún se desconoce si la ausencia de bacterias comensales como los lactobacilos y/o las bifidobacterias predispone o no al individuo a padecer la enfermedad inflamatoria intestinal. Por ejemplo, existen pruebas de que el Lactobacillus plantarum induce la síntesis y secreción de la citocina antiinflamatoria IL-10 en los macrófagos y las células T que provienen del colon inflamado (26). La flora endógena intestinal es capaz de sintetizar PSZ. Estas moléculas bacterianas emplean el sistema de presentación del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) II para activar las células T mediante su reconocimiento por las proteínas receptoras alfa/beta de dichas células T (27-29). Las observaciones decisivas que aportaron pruebas de la importancia biológica que tiene la activación de las células T por estos polímeros zwitteriónicos no se realizaron hace mucho. Células T CD4+ humanas estimuladas con estas moléculas in vitro y transferidas a ratas in vivo confirieron protección frente a los abscesos intraabdominales inducidos con un estímulo bacteriano viable (30,31).

 

Inmunidad innata

Los avances realizados sobre la inmunidad innata y su relación con la inmunidad adquirida están permitiendo conocer mejor los mecanismos que controlan la inflamación en el tubo digestivo. Su identificación y tipificación funcional, incluido el descubrimiento de mutantes que bloquean totalmente la transducción de señal del NFκB, como los receptores extracelulares parecidos a Toll (TLR) y los receptores intracelulares NOD/CARD, están aportando nuevos datos con que comprender las relaciones existentes entre las bacterias intestinales y el huésped, y entre las bacterias intestinales y la enfermedad clínica.

 

Proteínas relacionada con Toll

Las proteínas relacionadas con Toll, de las que se han identificado unas 12 hasta la fecha, aparecen muy conservadas a lo largo de la evolución. Los TLR se expresan tanto en los enterocitos como en las células inmunitarias. Reconocen determinados componentes microbianos a través de los dominios de repeticiones ricas en leucina (LRR), como determinantes de superficie, el lipopolisacárido (LPS) de las bacterias gramnegativas (TLR2 y TLR4) y las secuencias CpG no metiladas del ADN (TLR9). Su activación induce la producción de citocinas de tipo T cooperador 1 (Th1) a través de un proceso dependiente de la activación del NFκB (32,33). El LPS y la fracción lipídica A del LPS son reconocidos por el TLR4. En el ser humano, la mutación D299G, que afecta al dominio LRR del TLR4, se asocia a una respuesta menos aguda al LPS inhalado. La mayor expresión de este receptor en las células epiteliales de los pacientes con enteropatías inflamatorias se ha relacionado con los cambios en la flora intestinal (34).

 

Familia de proteínas NOD-LRR

Otros productos de la flora bacteriana intestinal, como el peptidoglicano de las bacterias grampositivas, son capaces de estimular unos receptores específicos, la familia de proteínas NOD. Se trata de receptores citoplasmáticos que también se caracterizan por la presencia de LRR. Los receptores NOD1 y NOD2 son capaces de estimular el factor de transcripción NFκB. La presencia de regiones activadoras de caspasa en las proteínas NOD indica su importancia en la apoptosis (35).

 

Inmunidad adquirida, el componente celular T

En circunstancias normales, la respuesta inmunitaria intestinal a las bacterias residentes se verá limitada por una respuesta inmunitaria supresora (la llamada respuesta TH2) con predominio de IgA e IL-10. Hallazgos recientes han revelado que determinadas células T reguladoras, como las Th3, que producen factor transformador del crecimiento b (TGF-b ), y las células Tr1, que producen IL-10, regulan la respuesta inflamatoria de la mucosa. El déficit de citocinas o tipos celulares conduce a inflamación de la mucosa a causa de la respuesta anormal a la flora endógena intestinal. Se ha observado que los lactobacilos previenen la aparición de colitis espontánea en los ratones con déficit de interleucina 10 (36) y que la aportación continuada de Lactobacillus plantarum atenúa la inflamación en este modelo (37).

 

Enfermedades de barrera

La enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa son procesos inflamatorios crónicos de tipo autoinmunitario que afectan al tracto gastrointestinal. A menudo se afectan otros órganos, como los ojos, la piel y las articulaciones. La EII puede acompañarse de otras enfermedades de origen autoinmunitario. Avances recientes en la genética y los mecanismos moleculares de las proteínas que codifican estos genes han dado lugar a un nuevo panorama en el conocimiento de estas enfermedades complejas. La activación de genes específicos que afectan a la presentación de antígenos y el manejo de las células por la inmunidad innata pueden generar autoinmunidad, con la consiguiente activación del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) y de las múltiples citocinas que están implicadas en la regulación de la inmunidad adquirida.

La mejor forma de clasificar esta constelación de enfermedades es como enfermedades de barrera, probablemente debidas a la falta de adaptación del sistema inmunitario innato al medio y a la "occidentalización" de la civilización (38). Estas enfermedades afectan a 1-5 de cada 1.000 individuos y suponen una gran carga para los sistemas nacionales de salud de muchos países de continentes distintos. A escala mundial, uno de los grandes retos sería generar intervenciones que evitaran la aparición de estas enfermedades en Asia, América Latina y África (39).

 

Inmunidad innata y Enfermedad de Crohn

Las proteínas NOD

Los estudios han demostrado que el gen que codifica NOD2, el gen CARD15, es el primer gen implicado en la susceptibilidad a la enfermedad de Crohn. La NOD2 se expresa también en las células del epitelio intestinal y las de Paneth. Las mutaciones del gen CARD15 pueden ser un componente clave de las respuestas innatas anormales de la mucosa a las bacterias de la luz intestinal. Por tanto, el fallo de esta interacción podría contribuir al desarrollo de la enfermedad de Crohn (40). Aunque estas mutaciones dependen de la ecología microbiológica de una población y, por tanto, su frecuencia varía en las distintas poblaciones. Esto probablemente explique que en las poblaciones asiáticas (41-44) y africanas (45) no se hayan encontrado diferencias significativas en cuanto a portadores de las mutaciones de CARD15 entre los pacientes con enfermedad de Crohn y los controles.

Defensinas alfa y beta

NOD1 y NOD2 parecen tener actividad bactericida al modular la producción epitelial de defensinas, lo que explica la reducida expresión de defensinas alfa en el íleon de los pacientes con enfermedad de Crohn (46,47).

Las defensinas beta humanas (HBD-2) están disminuidas en el colon de pacientes con enfermedad de Crohn (48). El aumento de las HBD-2 en la colitis ulcerosa puede mejorar con el uso de simbióticos (49) y de E. coli Nissle, que se ha visto que mantiene la remisión de la colitis ulcerosa (50) e induce la expresión de HBD-2 (51).

El número de copias de ADN del complejo del gen de la defensina beta en el cromosoma 8p23.1 es muy polimorfo en la población sana, y hallazgos recientes indican que un número menor de copias del gen HBD-2 en el locus de la defensina beta predispone a la colitis de Crohn, lo más probable es que a través de una menor expresión de defensina beta (52). En consecuencia, las localizaciones regionales de la EC, la afetación ileal o cólica, pueden vincularse a defectos diferentes en la expresión de defensinas (53).

 

Probióticos, prebióticos, simbióticos, alimentos nuevos o novedosos

Los probióticos afectan de manera beneficiosa al huésped al mejorar las propiedades de la microflora indígena. Los probióticos también son importantes para la maduración de la inmunidad humoral en la primera infancia (54,55). Son útiles para tratar y prevenir la diarrea infecciosa aguda de lactantes y niños (56); esto se ha observado en ensayos aleatorizados, doble ciego y controlados con placebo (57,58). El uso profiláctico de la administración oral de Lactobacillus GG redujo significativamente el riesgo de diarrea nosocomial en los lactantes, especialmente el de la gastroenteritis nosocomial por rotavirus (59). Una revisión sistemática de Cochrane en 2004 concluyó que los probióticos parecen ser útiles como adyuvantes de la rehidratación para tratar la diarrea infecciosa aguda de adultos y niños. Se necesitan más investigaciones para documentar el uso de pautas específicas de probióticos en grupos de pacientes concretos (60). Recientemente se ha observado que el Saccharomyces boulardii es beneficioso en la diarrea asociada a antibióticos (61).

Los prebióticos, como los fructanos de tipo inulínico, se ha visto que mejoran las funciones metabólicas de la flora comensal. Datos clínicos y experimentales indican que mejoran la barrera mucosa digestiva y modulan las funciones tróficas de la flora. Los prebióticos también podrían ayudar a prevenir las enfermedades inflamatorias del intestino (62).

Parece que la justificación del uso de los simbióticos, es decir, de los productos resultantes de la combinación de probióticos y prebióticos, se basa en observaciones que muestran que la mejoría de la supervivencia de las bacterias probióticas durante el tránsito por el tracto digestivo supe-rior. La implantación más eficiente en el colon y el efecto estimulante del crecimiento de los probióticos y la flora bacteriana intestinal contribuyen a mantener la homeostasis intestinal y la salud del organismo. Los japoneses introdujeron el término "alimentos funcionales", y en Europa se está usando el de "alimentos nuevos o novedosos". Indica que ciertos componentes podrían contribuir a reducir la presión arterial o los niveles de colesterol mediante el uso de fitoesteroles. Sin embargo, no existen datos referentes al uso de estos nutrientes en el tratamiento de la EII.

 

Justificación del uso de probióticos en la enfermedad inflamatoria intestinal

A pesar de los efectos terapéuticos y profilácticos de los probióticos, estos siguen sin formar parte del tratamiento habitual de las enfermedades inflamatorias del intestino o de los trastornos de la motilidad del tubo digestivo. En la colitis ulcerosa, la inflamación queda limitada a la mucosa y la submucosa del colon; el síntoma de presentación más frecuente es la diarrea sanguinolenta. En la enfermedad de Crohn, la inflamación puede afectar a la pared intestinal y cualquier parte del tubo digestivo. Es característico que las zonas de inflamación estén en continuidad con zonas de mucosa normal.

Los avances en la patogenia de la inflamación intestinal tanto aguda como crónica indican que los probióticos, los prebióticos y/o los simbióticos resultarán útiles en el tratamiento de estos trastornos. El uso de la cepa Shirota de Lactobacillus casei ha llevado a mejorar la enteropatía inflamatoria crónica del ratón y se asocia a una regulación a la baja de la producción de IL-6 e IFN-gamma en la lámina propia de las muestras colónicas (63).

Una mezcla de varias cepas probióticas ha mostrado que ejerce efectos beneficiosos en el tratamiento de la colitis ulcerosa leve (64-66), en el tratamiento de la reservoritis y el mantenimiento de la remisión (67,68). Los estudios de pacientes con reservoritis en remisión mediante PCR en tiempo real han mostrado que el VSL#3 aumenta el número total de células bacterianas (p = 0,002) y modifica el espectro de bacterias en favor de las especies ana-e-róbicas. Las bibliotecas de clones específicos de Lactobacilli y Bifidobacteria mostraron que la riqueza y el espectro de estas bacterias se alteraban con el tratamiento probiótico. Restablecer la integridad de una mucosa intestinal mediante una flora intestinal "protectora" podría ser por tanto uno de los posibles mecanismos que dan lugar a los efectos beneficiosos de las bacterias probióticas en las enfermedades de la barrera intestinal del tubo digestivo inferior (69).

 

Efectos beneficiosos en otras indicaciones

La seguridad y la eficacia de VSL#3 en pacientes con EII quiescente que habían presentado artralgia durante más de dos semanas se estudió recientemente en un ensayo abierto (70). Según estas observaciones clínicas preliminares, proponemos la hipótesis de que los probióticos podrían ser útiles en el tratamiento de las manifestaciones extraintestinales de la enfermedad inflamatoria intestinal como la artralgia en los pacientes con colitis ulcerosa y enfermedad de Crohn (71). Sin embargo, se necesitan estudios aleatorizados y controlados que confirmen estos efectos.

Hoy disponemos de resultados prometedores de los probióticos en el tratamiento del síndrome del intestino irritable (72,73).

 

Efectos beneficiosos de los simbióticos

Aún no son muchos los estudios que han examinado los efectos de los simbióticos sobre el sistema inmunitario de la mucosa intestinal. Estudios recientes indican que los probióticos podrían inhibir la activación del NFkB en los linfocitos aislados de la lámina propia de las muestras de biopsia intestinal y regular a la baja la secreción de citocinas inflamatorias en los tejidos inflamados de los pacientes con colitis ulcerosa (74,75).

Las observaciones recientes sobre el uso de simbióticos en la colitis ulcerosa son estimulantes (49,76). Un ensayo aleatorizado y controlado con placebo, realizado en Japón sobre 20 pacientes con colitis ulcerosa utilizando 100 ml/día de suplemento de leche fermentada con bifidobacterias o de placebo durante 12 semanas, mostró que el índice de actividad clínica, endoscópica e histológica era significativamente menor en el grupo que recibió leche fermentada por bifidobacterias que en el grupo del placebo después del tratamiento. Los aumentos de las concentraciones fecales de butirato, propionato y ácidos grasos de cadena corta fueron significativos en el grupo tratado con leche fermentada por bifidobacterias, pero no en el grupo del placebo (77).

Una ventaja adicional que supone el uso de los simbióticos es su falta de patogenicidad incluso en pacientes inmunocomprometidos y su seguridad en niños y adultos. Aunque las cepas usadas para los probióticos se eligen a partir de la flora comensal de los seres humanos y no presentan ninguna resistencia intrínseca a los antibióticos, se debe mantener una vigilancia que detecte los posibles casos raros de infección por probióticos debe mantenerse. En este caso, deben enviarse los aislados a los centros de referencia para su caracterización molecular y confirmación.

 

El reto para el futuro

El reto para los expertos que trabajan en el uso médico de los alimentos funcionales y en el campo de los probióticos, prebióticos, simbióticos y alimentos nuevos consiste en aplicar los nuevos conocimientos que generan los científicos básicos en el campo de la flora intestinal y del desarrollo de simbióticos para mejorar el tratamiento de la alergia, la atopia y las enteropatías inflamatorias, y posiblemente prevenirlas.

Todos podemos estar de acuerdo con la declaración rea-lizada por Bohm y Kruis (78): "La investigación probiótica, en la intersección de la gastroenterología con la inmunología y la microbiología, es muy dinámica en los campos tanto básico como clínico. Seguir conociendo los complejos mecanismos moleculares que conducen a la eficacia de los probióticos estimulará también el desarrollo de formulaciones probióticas de mayor éxito".

Pocas de las indicaciones que manejan los gastroenterólogos prácticos están basadas en pruebas. El desarrollo de una nueva tecnología para valorar el efecto que las distintas cepas de probióticos ejercen, solas o combinadas, sobre la modificación de la flora intestinal, y el papel que estos cambios desempeñan en el control de la inflamación intestinal, permite predecir que los probióticos intervendrán un día de forma definitiva en el tratamiento de las enfermedades gastrointestinales.

 

Agradecimientos

Esta revisión se basa en una ponencia presentada en el 1er Congreso Internacional sobre Uso Médico de Alimentos Funcionales, celebrado en Tokio, Japón, el 17 de noviembre de 2006. La ponencia se llamaba: Flora intestinal y simbióticos. El autor agradece la beca de Yakult Honsha, Japón, para poder asistir al 1er Congreso Internacional sobre Uso Médico de Alimentos Funcionales y desea dar las gracias al Comité Científico de la Sociedad Japonesa de Alimentos Funcionales por invitarme a dirigirme a sus miembros.






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