Papel de los prebióticos y su relación con la microbiota

La disponibilidad de nutrientes ejerce un papel regulador sobre la composición de la microbiota intestinal y su metabolismo desde etapas tempranas de la vida. En la dieta occidental, la ingesta total de carbohidratos no digeribles es de aproximadamente 10-20 g/día en niños menores de 10 años y de 15-30 g/día en adolescentes y adultos. Algunos de estos carbohidratos, no todos, muestran capacidad de modular la composición y las actividades metabólicas de la microbiota intestinal.

Estudios pioneros a comienzos del siglo XX demostraron que lactantes alimentados con leche materna mostraban un enriquecimiento en muestras fecales de bifidobacterias respecto a aquellos alimentados con formulaciones maternizadas, reconociéndose a mediados de siglo como “factor bifidus”. El concepto prebiótico fue definido por primera vez en 1995 por Gibson y Roberfroid como “ingrediente alimentario no digerible que beneficia al hospedador mediante la estimulación selectiva del crecimiento y/o actividad de uno o un número limitado de especies bacterianas en el colon, mejorando la salud del hospedador”. Los avances científicos y clínicos producidos en los últimos años han originado la aparición de propuestas actualizadas del concepto prebiótico; recientemente, la Asociación Científica Internacional de Probióticos y Prebióticos (ISAPP) ha expandido el concepto prebiótico a “sustrato selectivamente utilizado por microorganismos del hospedador que le confiere un beneficio en salud”. En general, las diferentes propuestas del concepto han coincidido en el requisito de que los prebióticos deben ser “específicos” o “selectivos” para los grupos taxonómicos promotores de la salud o sus actividades metabólicas beneficiosas. En el caso de polisacáridos complejos se necesita de consorcios bacterianos constituidos por un número limitado de especies que cooperan en su degradación.

El genoma humano codifica un número muy reducido de enzimas con capacidad para degradar carbohidratos como la sacarosa, la lactosa y el almidón. La gran diversidad de carbohidratos presentes en nuestra dieta son metabolizados por enzimas especializadas de la microbiota intestinal, denominadas enzimas activas en carborhidratos, que incluye glucósido-hidrolasas, glicosil-transferasas, polisacárido-liasas y carbohidrato-esterasas. Algunos géneros de bacterias beneficiosas del tracto intestinal tales como Roseburia, Eubacterium, lactobacilos y bifidobacterias contienen un gran arsenal de estas enzimas que participan en la síntesis, metabolismo y transporte de carbohidratos.

Un mecanismo clave por el cual se considera que los prebióticos ejercen beneficios para la salud humana es la producción de ácidos grasos de cadena corta (SCFA), tales como acetato, propionato y butirato, consecuencia del proceso fermentativo de la microbiota intestinal, el cual ocurre principalmente en el colon y bajo condiciones anaeróbicas. Los SCFA contribuyen a la regulación metabólica y control del metabolismo energético así como a la prevención/remisión de posibles patologías intestinales y/o sistémicas.

Los compuestos prebióticos presentan tres características principales:

• Resistencia a las condiciones extremas (pH ácido y actividad hidrolítica de enzimas digestivas) del tracto gastrointestinal y capacidad para escapar a la absorción intestinal.
• Son fermentados/metabolizados de manera selectiva por un número limitado de especies bacterianas, vía competitiva y/o cooperativa, en el intestino grueso, modulando la compo¬sición y/o actividad de la microbiota.
• Confieren beneficios para la salud y el bienestar del individuo, ejerciendo efectos locales y/o sistémicos.

Es importante destacar que, de acuerdo a los criterios de la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), los cambios o modulación de la microbiota intestinal deben ir acompañados de beneficios clínicos y/o fisiológicos.

Los oligosacáridos de la leche materna (HMO, por sus siglas en inglés) están presentes en elevadas concentraciones (10-15 g/l) y muestran una extraordinaria diversidad estructural, con la presencia de más de 1.000 compuestos diferentes, caracterizándose por tener una lactosa terminal en el extremo reductor, siendo debida su diversidad estructural a la composición monomérica (D-glucosa, D-galactosa, N-acetilglucosamina, L-fucosa y ácido siálico), grado de polimerización (en el rango 3-15) y tipo de enlaces químicos. La relación existente entre estructura química y funcionalidad de los HMO es de extraordinario interés científico, siendo atribuida a las diferencias encontradas en el perfil de oligosacáridos de madres gestantes a factores genéticos y periodo de lactación. En relación a su metabolismo, los HMO son resistentes a las condiciones extremas del tracto gastrointestinal, mostrando niveles de supervivencia digestiva superiores al 95%, y bajas tasas de absorción intestinal. Varios gramos/día de los HMO alcanzan el intestino grueso del lactante, donde son metabolizados por la microbiota intestinal o excretados en las heces. Numerosos estudios científicos sugieren que los HMO son más que meros sustratos para la microbiota intestinal, ejerciendo funciones biológicas importantes en el lactante tales como la modulación de la función de barrera intestinal, evitan la adhesión de patógenos al epitelio intestinal, muestran propiedades antiinflamatorias, modulan la respuesta inmunitaria y son relevantes en el desarrollo cognitivo del individuo.

Además de los HMO, otros oligosacáridos con características prebióticas demostradas mediante estudios de intervención en humanos son la inulina, los oligofructooligosacáridos (FOS), los galactooligosacáridos (GOS) y el disacárido lactulosa. Existen oligosacáridos en fase de estudio, denominados emergentes, entre los que destacan los alfa-galactósidos, el almidón resistente, los pectioligosacáridos, xilooligosacáridos, arabinooligosacáridos, isomaltooligosacáridos y prebióticos no carbohidratos como los polifenoles, los ácidos grasos poliinsaturados y sus correspondientes ácidos grasos conjugados.

Los beneficios en salud asociados a la ingesta de prebióticos descritos en la literatura científica son muy diversos, e incluyen:

• Efectos locales, como la modulación de la microbiota intestinal, la resistencia frente a la colonización de patógenos, la mejora de la función intestinal y la integridad de la mucosa intestinal, así como una mejora en la absorción mineral.
• Efectos sistémicos, tales como la regulación del sistema inmunitario, la regulación del apetito, efectos sobre el metabolismo energético y propiedades anticancerígenas.

A pesar de los numerosos estudios científicos de investigación básica y clínica sobre compuestos prebióticos, solo un número reducido de alegaciones de salud han sido aprobadas por la EFSA. En la actualidad, existen tres alegaciones de salud aprobadas:

• La lactulosa reduce el tiempo de tránsito intestinal.
• Los carbohidratos resistentes al proceso digestivo reducen la respuesta glucémica posprandial en comparación a los mono- y disacáridos.
• La inulina procedente de la achicoria incrementa la frecuencia de las deposiciones fecales.