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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

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La composición de la microbiota es mucho más importante para perder peso de lo esperado

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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