Prebióticos para impactar selectivamente los microbios benéficos y promover la salud intestinal

La biotecnología se está moviendo hacia la identificación de los aspectos en la salud asociados con su uso. El mayor énfasis actual parece dirigirse hacia los diversos parámetros asociados con el síndrome metabólico. Estos incluyen los marcadores de resistencia a la insulina, el apetito, la saciedad, los lípidos sanguíneos y el estado inflamatorio.

Además de las interacciones directas microbio-huésped, estos productos metabólicos finales son absorbidos y, es cada vez más evidente el que tengan un efecto sistémico en el huésped. En los últimos años, la mayoría de los aspectos de salud han sido dirigidos hacia la obesidad y la inflamación.

Debido al potencial de los prebióticos para impactar en la salud, hay mucho en desarrollo de prebióticos novedosos candidatos y la biomasa de residuos es un recurso promisorio en este sentido.

Prebióticos, obesidad e inflamación

 

Hasta la fecha no hay un fuerte acuerdo en los estudios en seres humanos, pero parece haber una disminución en los conteos de bifidobacterias, una disminución de Firmicutes y una reducción en Metanobrevibacter.

 

 

 

Un aumento en la capacidad de producir ácidos grasos de cadena corta (AGCC) también puede ser una característica del microbioma de los obesos.

Si bien no está claro en la actualidad, que manipulando poblaciones de bifidobacterias en el intestino se tendrá un impacto en la obesidad. Hay evidencia prometedora que sugiere que los prebióticos podrían tener un impacto en el apetito, lo que repercutiría indirectamente en el aumento de peso.

La obesidad está asociada con inflamación crónica de bajo grado y hay pruebas que los prebióticos pueden actuar para reducir este estado. La hipótesis es que los AGCC resultantes de la fermentación prebiótica en el intestino pueden reducir la permeabilidad intestinal con una concomitante reducción en los niveles circulantes de mediadores inflamatorios, en particular los lipopolisacáridos bacterianos (LPS).

Comunicación Huésped-microbio en la inflamación sistémica

Los productos o componentes estructurales de la microbiota intestinal, tales como ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y peptidoglicano (PG), pueden cruzar la muosa intestinal para activar los receptores, por ejemplo GPR43 y NOD1, de las células inmunes innatas. Por otra parte, la microbiota intestinal modula los niveles de lipopolisacáridos (LPS) en circulación, contribuyendo posiblemente a la inflamación asociada a la obesidad a través de TLR4. Vijay-Kumar et al., ahora añaden otra capa de complejidad, mostrando que, en ausencia de TLR5, el diálogo cruzado entre el sistema inmune innato y la microbiota intestinal altera la composición específica de la microbiota, lo que a su vez contribuye a la inflamación por señalización retrógrada al sistema inmune innato a través de receptores de patrones de reconocimiento aún no identificados (PRRS) u otra cascada, lo que resulta en el síndrome metabólico.

Cani et al. demostró que los prebióticos fructanos pueden influir en la saciedad en los humanos. Del mismo modo, Parnell y Reimer demostraron que el mismo tipo de prebióticos puede influir en la regulación hormonal y por lo tanto en el apetito en los humanos con sobrepeso. La conclusión es que la oligofructosa (OF) y la inulina pueden contribuir a que haya una reducción en la ingesta de energía y en la pérdida de peso.

En general, una concientizacion está emergiendo de la fermentación prebiótica modulando el sistema inmune hacia un estado anti-inflamatorio y de reducción de la inflamación sistémica a través de sus efectos sobre la permeabilidad intestinal.

Cambios en la composición de la microbiota intestinal y el metabolismo

 

La microbiota intestinal de los individuos sanos se caracteriza por una abundancia de genes específicos (es decir, HGC) o de bacterias específicas (por ejemplo, Akkermansia) o metabolitos, tales como los AGCC, que interfieren con la función de la barrera intestinal y el metabolismo en el huésped. La obesidad y la diabetes mellitus tipo 2 se caracterizan por una menor abundancia de bacterias específicas, AGCC y bajo recuento de genes, llevando así a disfunción de la barrera intestinal, inflamación de bajo grado y la glucosa , los lípidos y la homeostasis energética alteradas. Abreviaturas: akk, Akkermansia; HGC, alto conteo de genes; LGC,, ácidos grasos de cadena corta.

Prebióticos a partir de azúcares simples

Los GOS está fabricados convencionalmente a partir de la lactosa, un producto de desecho de la industria láctea, por reacciones de síntesis enzimáticas catalizadas por enzimas β-galactosidasa. Potenciales prebióticos GOS se han sintetizado usando lactulosa como sustrato. Los oligosacáridos resultantes muestran perfiles de fermentación similares a los GOS convencionales utilizados en pruebas in vitro con lotes de cultivos fecales. Estas preparaciones no contienen lactosa residual pero si lactulosa residual, en sí misma un prebiótico. Estas preparaciones pueden llegar a ser más potentes por gramo que los productos GOS convencionales.

Ha habido un cierto interés recientemente en el potencial prebiótico de los gluco-oligo-sacáridos (GlOS). Estos son unos oligosacáridos vinculados de glucosa que contienen 1→6, 13 y 1 2 enlaces. También pueden tener estructuras ramificadas. Los productos GIOS comerciales han demostrado ser selectivos para bifidobacterias y Bacteroides con una disminución en Faecalibacterium prausnitzii utilizado en lotes de cultivos fecales in vitro y de recuento bacteriano utilizando sondas de genes fluorescentes de grupo específicos. Mientras que un aumento de bifidobacterias es considerado como un cambio de salud-positivo, una disminución en F. prausnitzii puede no ser deseable ya que esta especie está atrayendo el interés como un componente anti-inflamatorio de la microbiota intestinal.

Los prebióticos a partir de residuos

Una fuente muy prometedora de candidatos a prebióticos novedosos es la biomasa de residuos del procesamiento agrícola y alimentario. Tradicionalmente, las enzimas se han utilizado para la generación de oligosacáridos a partir de polisacáridos de plantas, pero recientemente ha habido interés en el uso de procesos de autohidrólisis. Esto implica el tratar material que contiene polisacáridos a temperatura y presión elevadas. La autohidrólisis ha sido acoplada con el procesamiento de membrana para la fabricación de oligosacáridos de madera manan.

La autohidrólisis también se utiliza para la fabricación de xilo-oligosacáridos (XOS) de racimos de fruta vacío de la palma de aceite, mostrando una estimulación selectiva de las bifidobacterias y los bacteroides con un efecto dependiente del peso molecular.

Los Xilo-oligosacáridos han recibido recientemente la atención como prebióticospotenciales. Se pueden obtener ya sea de mazorcas de maíz o del trigo arabinoxilanos por hidrólisis. Los XOS también muestran cierta promesa en la regulación de la inflamación en el contexto del consumo de una dieta rica en grasas.

Conclusiones

A medida que nuestro conocimiento del microbioma intestinal se expande, otros grupos de bacterias benéficas pueden surgir con objetivos prebióticos útiles. La más reciente atención se ha dirigido hacia el síndrome metabólico y los trastornos asociados. Estos son muy prometedoras avenidas de investigación, con la probabilidad del control de peso a largo plazo.


 

Referencia: Rastall RA, Gibson GR. Recent developments in prebiotics to selectively impact beneficial microbes and promote intestinal health. Current Opinion in Biotechnology April 2015, 32:42–46