ALIMENTOS FUNCIONALES: Probióticos

Transcripción

1 Curso de Actualización en Nutrición Vigo, 23 de mayo de 2013 ALIMENTOS FUNCIONALES: Probióticos Patricia Ruas Madiedo Instituto de Productos Lácteos de Asturias Consejo Superior de Investigaciones Científicas

2 2

3 Principal organismo público de investigación Centros (135) presentes en todas las regiones autonómicas Carácter multidisciplinar 8 áreas Científico - Técnicas : Humanidades y Ciencias Sociales Biología y Biomedicina Recursos Naturales Ciencias de la Agricultura 1 Ciencia y Tecnología Física 1 1 Ciencia y Tecnología Química 2 Ciencia y Tecnología de los Materiales 1 Ciencia y Tecnología de los Alimentos 1 1 3

4 Instituto de Productos Lácteos de Asturias Paseo Río Linares s/n, Villaviciosa, Asturias Tel

5 Departamento de Tecnología y Biotecnología de Productos Lácteos Grupo de microbiología molecular Grupo de fermentos lácticos y bioconservación Grupo de físico-química Departamento de Microbiología y Bioquímica de Productos Lácteos Grupo de probióticos y prebióticos Grupo de cultivos lácteos funcionales 5

6 Alimentos Funcionales ALIMENTOS FUNCIONALES: Probióticos Qué son los alimentos funcionales? Productos lácteos funcionales Probióticos Microbiota intestinal como fuente de probióticos Microbiota intestinal y salud Aplicaciones de probióticos

7 Alimentos Funcionales Alimentos Funcionales Alimento es cualquier sustancia natural o procesada que contenga uno o varios de los principios nutritivos que proveen materia y energía y son catalogados, desde el punto de vista químico, como hidratos de carbono, grasas, proteínas, vitaminas y minerales y agua

8 Alimentos Funcionales Hunter (2008) EMBO Reports 9: Que tu medicina sea tu alimento y tu alimento tu medicina Hipócrates

9 Alimentos Funcionales Siglo XX Relación nutrición y salud Prevención de enfermedades Dieta balanceada El hombre primero quiso comer para sobrevivir; luego quiso comer bien e incorporó la gastronomía a su mundo cultural. Ahora, además, quiere comer salud F. Grande Covián Alimentos que promueven el bienestar y la salud Siglo XXI

10 Alimentos Funcionales Siglo XXI Nuevos alimentos Aumentar componentes Alimentos enriquecidos Eliminar componentes Alimentos dietéticos Modificación componentes Alimentos modificados Inclusión nuevos componentes Alimentos funcionales además de sus cualidades nutricionales, se ha demostrado satisfactoriamente que afectan beneficiosamente a una o varias funciones relevantes del organismo, de manera que proporcionan un mejor estado de salud y bienestar y/o reduce el riesgo de padecer una enfermedad ILSI Europe working group (Diplock et al. 1999)

11 Alimentos Funcionales Alimentos naturales Alimentos funcionales Licopeno de tomate Pigmento vegetal (b-caroteno) que aporta el color rojo característico. Efecto beneficioso para la salud humana: anticarcinogénico, mejora la salud cardiovascular y retrasa el envejecimiento (antioxidante). Alimentos funcionales Salsa de tomate enriquecida en licopeno (Aditivo alimentario E-160d) Alimento natural Bebida de frutas enriquecida en licopeno Tomate modificado para producir más licopeno No es un alimento

12 Productos Lácteos Funcionales Productos Lácteos Funcionales Han sido parte de la dieta humana desde la antigüedad Inicialmente transformaciones no controladas (nuevos productos) Control de las fermentaciones, tecnología de productos lácteos Gran variedad de productos Tradicionalmente considerados de alto valor nutritivo y saludables Utilizados desde la antigüedad en casos de disfunción intestinal (yogur) PIONEROS en el campo de la alimentación funcional Son el principal vehículo de administración de microorganismos probióticos

13 Productos Lácteos Funcionales Adición de Lípidos Ácidos grasos Omega-3 Ácidos grasos poliinsaturados ( -3) LNA: linolénico EPA: ecosapentaenoico DHA: decosahexaenoico Prevención de enfermedades cardiovasculares Desarrollo y función cerebral en niños Anti-inflamatorio Fuente natural: Pescados azules, aceites vegetales Producto lácteo funcional: Leche con Omega-3

14 Productos Lácteos Funcionales Modificación de Proteína Péptidos bioactivos de la leche Hipotensores (inhibidores del ECA) renina ECA (enzima convertidor de la angiotensina I) Angiotensinógeno Angiotensina I Angiotensina II presión sanguínea Leche fermentada funcional Lactobacillus helveticus y Saccharomyces cerevisiae Administración oral única Leche control Ile-Pro-Ile Val-Pro-Pro Leche funcional Presión sanguínea (mm Hg) Tiempo después de la administración (h)

15 Productos Lácteos Funcionales Adición de otros componentes Minerales Vitaminas Calcio (+ vitamina D) Ácido fólico Vitamina E Vitamina A Vitamina C Prevención osteoporosis Salud dental Correcto desarrollo tubo neural Inmunomodulación, antioxidante Antioxidante, antimutagénico Antioxidante Antioxidante: Molécula (agente reductor) capaz de retardar o prevenir la oxidación de otras molécula, con lo cual se evitaría la formación de radicales libres que dañan las células

16 Productos Lácteos Funcionales Eliminación de componentes Lactosa Leche sin lactosa Leches fermentadas, yogur Intolerantes a la lactosa Proteína Hidrolizados hipoalergénicos de caseína Fórmulas compuestas de aminoácidos Alérgicos a proteína láctea Grasa Reducción o eliminación de la grasa Control de sobrepeso Enfermedades cardiovasculares

17 Productos Lácteos Funcionales Adición de microorganismos Probióticos Ecología microbiana Conservación de alimentos Efectos beneficiosos para la salud Características sensoriales

18 Probióticos: microorganismos vivos que cuando son administrados en cantidades adecuadas confieren beneficios para la salud del hospedador Probiotic in foods. Health and nutritional properties and guidelines for evaluation. (2006) En FAO Food and Nutrition Paper 85. ISBN (ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/009/a0512e/a0512e00.pdf).

19 Bifidobacterium Gram positivos Taxonomía Phylum: Actinobacteria; Clase: Actinobacteria, Orden: Bifidobacteriales, Familia: Bifidobacteriaceae No formadores de esporas Bacilos de forma variable Anaerobios estrictos Alto contenido en G+C Utilización de la glucosa por la vía de la fructosa-6-fosfato fosfocetolasa Producción de ácido acético y láctico Más de 30 especies distintas Ecosistema natural: tracto gastrointestinal de animales Lactobacillus Gram positivos Taxonomía Phylum: Firmicutes; Clase: Bacilli, Orden: Lactobacillales, Familia: Lactobacillaceae No formadores de esporas Bacilos o cocobacilos Anaerobios ó aerotolerantes Contenido en G+C bajo (< 50%) Utilización de la glucosa por la vía homo ó heterofermentativa Producción de ácido láctico (BAL) Más de 120 especies distintas Ecosistema natural: plantas, alimentos, mucosas de animales

20 Tracto gastrointestinal (TGI) humano: Funciones Muy dinámico millones de células renovadas/min en el intestino delgado 2-5 millones en el colon Gran superficie de exposición al ambiente exterior m 2 Cada individuo consume toneladas de alimentos Mayor órgano inmune del cuerpo humano Más células linfáticas que en el bazo, nódulos linfáticos y sangre juntos 80% de las células B en el cuerpo están asociadas con el tracto gastrointestinal. 70% de la Ig secretada corresponde a la IgA intestinal Segundo órgano con mas terminaciones nerviosas del cuerpo Sólo el cerebro contiene más terminaciones nerviosas

21 Tracto gastrointestinal (TGI) humano: Microorganismos Colon: ( ufc/g) Lactobacillus Streptococcus ( ufc/ml) Levaduras Estómago y duodeno: Pseudomonas Levaduras Protozoos Yeyuno e íleon: ( ufc/ml) Bacteroides Bifidobacterium Streptococcus Fusobacterium Enterobacteriaceae Lactobacillus Enterobacteriaceae Streptococcus Bacteroides Bifidobacterium Fusobacterium Enterococcus Clostridium Veillonella Lactobacillus Proteus Staphylococcus

22 Microbiota Microbiota intestinal como fuente de probióticos Cultivable No cultivable

23 Microbiota intestinal Microbiota Microbiota intestinal: comunidad microbiana que habita en nuestro tracto gastrointestinal Microbioma: conjunto de genes que porta la microbiota intestinal Entre 500 a 1000 especies Predominantemente anaerobios y algunos aerobios microorganismos / g contenido 10 veces más que células humanas Bäckhed et al., (2005) veces más genes ( 3-4 millones de genes) Biomasa: 1.5 Kg 60% peso fecal Comunidad muy compleja y dinámica Específica para cada persona (factores genéticos y ambientales)

24 v PROBIOTICOS Microbiota Microbiota intestinal Comunidad muy compleja y dinámica Factores genéticos y ambientales Área geográfica Dieta Edad Estado fisiológico Firmicutes Bacteroidetes Proteobacteria Actinobacteria Otros 25 0 Infancia Edad adulta Senescencia

25 Funciones Microbiota Microbiota Metabólica Fermentación (componentes de los alimentos, mucus, etc.) Producción de sustancias (SCFAs, vitaminas, etc.) Morfológica Protectora Control de la proliferación y diferenciación epitelial Desarrollo de la red capilar de la mucosa intestinal (angiogénesis) Desarrollo del sistema inmune y establecimiento de la tolerancia oral Competición (sitios de unión, nutrientes, etc.) Producción de sustancias antimicrobianas (bacteriocinas, ácidos orgánicos..) Mantenimiento de la homeostasis intestinal (efecto barrera) y papel protector contra lesiones intestinales

26 Microbiota y Salud Microbiota Balance (Salud) Disbiosis (Enfermedad)

27 Microbiota intestinal y Salud Microbiota Flint et al., (2012) NATURE REVIEWS GASTROENTEROLOGY & HEPATOLOGY

28 % secuencias 16S % secuencias 16S PROBIOTICOS Microbiota intestinal y Salud Hay una microbiota intestinal asociada a la Obesidad Microbiota Bacteroidetes y Firmicutes son los 2 grupos mayoritarios en la microbiota intestinal humana (> 90%) Microbiota de obesos Microbiota delgados Ley et al., (2006) Semanas de dieta Se cambia hacia una microbiota «delgada» después de un periodo de dieta

29 Microbiota Microbiota intestinal La microbiota asociada a la Obesidad tiene mayor capacidad de captar energía Turnbaugh et al., (2006) NATURE Trasplante de la microbiota a ratones libres de gérmenes Misma dieta Aumento de grasa corporal en 2 semanas Se podría modificar la microbiota para tratar la obesidad?

30 Microbiota intestinal Trasplante fecal como tratamiento contra Clostridium difficile Microbiota (A) 500 mg vancomicina oral 4 veces (4 días) + lavado intestinal + infusión (vía nasogástrica) solución de una mezcla fecal de 15 donantes sanos (B) 500 mg vancomicina oral 4 veces (14 días) (A) (A) (B) (C) Estudio piloto Microbiota no definida Efectos a largo plazo? (C) 500 mg vancomicina oral 4 veces (14 días) + lavado intestinal

31 Aplicaciones de probióticos Microbiota Probióticos Disbiosis (Enfermedad) Probióticos Balance (Salud)

32 Aplicaciones Aplicaciones de probióticos Desarrollo de estrategias de intervención dietética dirigidas a: Modular la composición de la microbiota intestinal Modular la actividad de la microbiota intestinal Probioticos: microorganismos vivos que cuando son administrados en cantidades adecuadas confieren beneficios para la salud del hospedador FAO/WHO (2002) Prebióticos: componente no viable de un alimento que confiere un efecto beneficioso sobre el huésped asociado a una modulación de la microbiota que estimula el crecimiento y/o actividad de un número limitado de género(s) / especie(s) en la microbiota intestinal lo que confiere un efecto beneficioso para el huésped Roberfroid et al., (2010) Brithis J. Nutrition FAO/WHO (2007) Sinbiótico: probiótico + prebiótico

33 Aplicaciones de probióticos Aplicaciones Fuentes para el aislamiento de nuevas cepas Nichos naturales Cultivable No cultivable Adaptación de cepas A ph ácido A sales biliares. A oxígeno GMOs Marco Europeo Varios genomas disponibles

34 Aplicaciones de probióticos Caracterización funcional Criterios de selección Identificación Fenotípica Genotípica Seguridad FAO/WHO (2002) Aplicaciones In vitro Estudios con animales Resistencia a las condiciones de TGI (acidez y bilis) Adherencia a mucus y/o epitelio intestinal Actividad antimicrobiana contra patógenos Inhibición / desplazamiento de patógenos Modulación del sistema inmune Actividad hidrolasa de sales biliares Actividades glicosidasas Caracterización tecnológica In vitro Estudios con animales Estudios en humnos (fase I) Resistencia a antibióticos Determinación de activiadades metabólicas Producción de compuestos tóxicos Potencial hemolítico Ausencia de efectos secundarios Resistencia a estrés tecnológico (ph, NaCl, temperatura etc.) Tolerancia al oxígeno Supervivencia durante el procesado y el almacenamiento

35 Aplicaciones de probióticos Criterios de selección FAO/WHO (2002) Aplicaciones Identificación Fenotípica Genotípica Caracterización funcional Seguridad Caracterización tecnológica 2 o estudio fase 2 Confirmación Estudio fase 3 Estudios de intervención en humanos (FASE 2) Determinación de eficacia comparada con tratamiento convencional Doble ciego, aleatorizado, con placebo Suficiente número de individuos Criterios de exclusión bien definidos Outcome primario apropiado ALIMENTO FUNCIONAL Etiquetado correcto! Cepa Número Dosis efectiva Condiciones de almacenamiento

36 Aplicaciones Aplicaciones de probióticos Evidencias Científicas Mayo et al., (2008)

37 Aplicaciones Aplicaciones de probióticos Evidencias Científicas

46 Alimentos Funcionales Alimentos Funcionales: Probióticos Consideraciones y Reflexiones PROBIOTICOS Los probióticos son microorganismos que pueden modular la composición y actividad de la microbiota intestinal para ejercer un efecto beneficioso para la salud del hospedador. Las cepas con características probióticas tienen que estar bien identificadas, caracterizadas, y depositadas en colecciones de cultivo, lo que permitiría su trazabilidad. Género Bifidobacterium Especie / subespecie animalis subsp. lactis Cepa Bb12 La selección de las cepas probióticas se debe de llevar a cabo en base a unos criterios racionales, defiendo la población objetivo y el efecto beneficioso de aplicación. No existe una «cepa de oro» válida para todo. La inclusión intencionada de microorganismos en la cadena alimentaria requiere de una rigurosa evaluación de la seguridad y los posibles riesgos asociados al consumo de estos microorganismos Bb12

47 Alimentos Funcionales Alimentos Funcionales: Probióticos Consideraciones y Reflexiones PROBIOTICOS Existen evidencias científicas de la eficacia de ciertas cepas sobre la salud (intolerancia a la lactosa, diarreas, alergias). En otros efectos beneficiosos, aunque existen prometedores resultados preliminares, se requieren más estudios de intervención en humanos. Se requieren estudios de intervención sobre la dosis efectiva para las poblaciones diana Se han propuesto numerosos mecanismos de acción de los probióticos para explicar los efectos sobre la salud. Sin embargo, es necesario avanzar en el conocimiento científico en este campo para lograr avances significativos en todos los apartados anteriores Existe desinformación por parte de los profesionales del sector de la salud y por parte del consumidor. Son necesarios foros de información y discusión Curso de Actualización en Nutrición Vigo, 23 de mayo de 2013

48 Instituto de Productos Lácteos de Asturias Paseo Río Linares s/n, Villaviciosa, Asturias Tel Grupo «Probióticos y Prebióticos» Diciembre 2012

49 49