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MICROBIOTA, PROBIÓTICOS Y PREBIÓTICOS
Prof. Ascensión Marcos
amarcos@ictan.csic.es
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
5
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
8
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
10
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
14
La composición de la microbiota es mucho más importante para perder peso de lo esperado
15
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
16
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
18
PROBIÓTICOS COMO TERAPIA ALTERNATIVA
INMUNOMODULACIÓN
Prevención cáncerDiarrea
Helicobacter píloriEnterocolitis necrotizante
AlergiaEnfermedad inflamatoria intestinal
Metabolismo lipídico
19
SISTEMA INMUNE
SISTEMA NERVIOSO CENTRAL
INFECCIONESENFERMEDADES INFLAMATORIAS
ESTRÉS
Uhligt and Kallus KW (2005)Sekiyama et al. (2005)
20
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
22
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)
24
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
25
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
34
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
39
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.
42
↑ 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.
44
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
45
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
47
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
amarcos@ictan.csic.es
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