Introducción

Esta presentación se divide en dos partes: en la primera se presentan los trabajos clásicos en los que se estudiaron los efectos de los probióticos; en la segunda se exponen los efectos que se han demostrado a través de métodos modernos, como la biología molecular de ultrafiltración y la cromatografía de péptidos.

Efectos demostrados de los probióticos

En un estudio efectuado en Francia, a un grupo de individuos intolerantes a la lactosa se les administró leche con este nutriente y luego se midió la excreción de hidrógeno en el aire espirado, como índice de fermentación a nivel del intestino. El resultado se muestra en la Fig. 1: hubo un ascenso rápido de la curva de excreción, la que llegó al máximo más o menos en 5 a 6 horas y luego descendió lentamente; este ascenso rápido podría explicar la sintomatología intestinal. Cuando la lactosa ingerida estaba contenida en un yogur el ascenso fue mucho menor; probablemente, en este caso los individuos pasarían un test de tolerancia sin presentar mayores síntomas.

Figura 1. Excreción de H2 en el aire espirado después de ingerir 18 g de lactosa como leche o yogur.

En individuos ileostomizados, en los que se recogió en forma cuantitativa el contenido del intestino alto, se observó que en los individuos intolerantes a la lactosa, la ingesta de este carbohidrato se asoció a un gran aumento de la excreción, o flujo, de lactosa a nivel del íleon terminal, ascenso que fue mucho menor en los individuos que recibieron yogur. Posteriormente se eliminaron los probióticos del yogur mediante aplicación de calor y se observó que el flujo de lactosa a nivel de ileon fue mayor. Esto explica porqué los individuos que no tienen actividad lactásica en el intestino tienen signos de fermentación: porque una cantidad importante de la lactosa llega al colon sin ser digerida y la exuberante flora de este segmento la fermenta y produce gas, agua y ácidos grasos de cadena corta. Por lo tanto, un efecto demostrado de los probióticos, o de las bacterias capaces de fermentar, es que contribuiyen a la fermentación de la lactosa.

Las bacterias o levaduras que se administran son organismos vivos con amplio espectro de actividad enzimática, de modo que pueden digerir cualquier metabolito que esté en su medio ambiente. Esta actividad enzimática se puede medir a nivel del lumen intestinal, por ejemplo, cuando se administra Saccharomyces boulardii por vía oral aumenta en forma considerable la actividad de lactasa y sacarasa en el intestino. Por lo tanto, con el probiótico no sólo se introduce al lumen intestinal un sistema enzimático, sino que se introduce toda la maquinaria metabólica que posee cada microorganismo.

Figura 2. Cambios de la actividad específica de la sacarasa, lactasa y maltasa en el intestino de ratas después de 14 días de recibir S. boulardii oral.

En la Tabla I, se puede ver en primer lugar a una de las primeras bacterias que se definieron como probióticos, el LA1 y luego una descrita en forma más reciente, el NFCO1748. El número de microorganismos de este tipo ha ido en aumento gracias a la biología molecular, que ha permitido identificar tribus, familias, etc. Además se ha visto que el efecto probiótico no es generalizado dentro de una especie, e incluso dentro de una cepa, ya que algunas bacterias tienen más efecto probiótico que otras; por ejemplo, el Lactobacillus acidophillus es probiótico, pero el Lactobacillus acidophillus NFCO1748 tiene un efecto especial. Los efectos de los probióticos son muy variables y no hay uno solo que tenga todas las propiedades; por ejemplo, Lactobacillus casei rhamnosus GG, que ha sido el más estudiado en el norte de Europa, sirve para la prevención de diarreas y como antagonista de bacterias cariogénicas, pero no tiene efecto preventivo sobre las enfermedades de tracto respiratorio. Es probable que en el futuro se tenga que recurrir a un catálogo de bacterias para elegir la cepa que se va a utilizar, según el efecto que se esté buscando.

Tabla I. Algunas bacterias y levaduras probióticas y sus efectos.

Existe un temor generalizado a la invasión del torrente sanguíneo en los individuos que ingieren probióticos. Parece lógico pensar en esta posibilidad, ya que el número de bacterias que se ingieren es muy alto, del orden de 10 elevado a 7 ó 10; sin embargo, en la práctica esto no ha ocurrido. En la actualidad, gracias al DNA Fingerprint, técnica que permite identificar la secuencia de ácido desoxirribonucleico del cromosoma bacteriano, se ha comprobado que muchas de las infecciones que se producen en sujetos debilitados que reciben probióticos no se deben a esta bacteria exógena, sino a la falla de las defensas del intestino ante bacterias de la flora propia del individuo, es decir, ante una bacteria endógena. Por otra parte, entre los individuos portadores del virus del SIDA hay grandes consumidores de probióticos y sin embargo, no se han descrito casos de sepsis por lactobacilos en este tipo de pacientes. Por lo tanto, existe un riesgo potencial, pero hasta ahora no se ha manifestado en la práctica.

En el primer estudio de nuestro grupo sobre el efecto de Streptococcus thermophilus y Lactobacillus helveticus en la prevención y manejo de la diarrea aguda, se planteó que algunos componentes de la dieta normal, o algunas sustancias que se pueden agregar a una fórmula láctea, podrían modificar la sensibilidad del individuo a la enfermedad diarreica. En este estudio, que se efectuó entre 1985 y 1986 y se publicó en 1989, se comprobó que la fórmula láctea acidificada reducía el número y duración de los episodios de diarrea, lo que se corroboró en muchos estudios posteriores (Brunser O. y cols. Acta Paediatr Scand 1989; 78:259-64).

En esa misma época, Shornikova hizo un estudio en el que demostró que Lactobacillus reuteri también tenía un efecto protector frente a los episodios de diarrea, ya que el número de niños afectados disminuía significativamente después del segundo día de tratamiento. No se encontró efecto sobre los vómitos, como manifestación de alteración del peristaltismo intestinal, lo que confirmó la especificidad de efecto de los probióticos (Shornikova AV y cols. JPGN 1997;24:399-404).

Salminen hizo un estudio, muy conocido, sobre la evolución de pacientes con enterocolitis mucomembranosa por Clostridium difficile secundaria a tratamientos prolongados con antibióticos, que recibieron Lactobacillus GG (LGG) como un concentrado en 5 ml de leche descremada, en dosis diaria de 1010 bacterias viables, durante 7 a 10 días. Este tipo de enterocolitis se caracteriza por frecuentes recaídas y mala respuesta a antibióticos, con excepción de la vancomicina. En este estudio se determinaron los títulos de toxina de Clostridium difficile en las heces antes y después de la administración de LGG tres veces al día y se encontró que los valores se reducían en forma significativa (Salminen S, Deighton M. Dig Dis 1992; 10:227-38). Esto se puede comprobar observando, a través del microscopio electrónico, cómo se destruyen los Clostridium difficile que se encuentran cerca de Saccharomyces boulardii, mientras que los que se encuentran a cierta distancia crecen y se desarrollan sin dificultad.

El más famoso de los probióticos es Lactobacillus casei rhamnosus GG. En la Fig. 3 se grafica el número acumulado de evacuaciones diarreicas por día, en lactantes rehidratados por vía oral que recibieron LGG o placebo. Después de recibir Lactobacillus GG, el número de evacuaciones diarreicas disminuyó en los dos grupos, control y Lactobacillus, pero en la mayoría de los enfermos hubo una disminución de un día en la duración de la diarrea, lo que puede parecer no significativo en un individuo, pero es un efecto muy importante desde el punto de vista de la salud pública. Otro autor describió lo mismo: en un lapso muy corto no hubo diferencias en la ganancia de peso, pero la duración de la diarrea se acortó en un día (Isolauri E, et al. Digest Dis Sci 1994;39:2595-2600).

Figura 3. Número acumulado de evacuaciones diarreicas por día en lactantes rehidratados por vía oral que recibieron LGG o placebo (Shornikova y cols. Acta Paediatr 1997. 86:460-65).

Oberhelman describió otro fenómeno interesante en un estudio, efectuado en Perú, en el que no encontró diferencias en la incidencia de la diarrea en niños amamantados, probablemente por el efecto protector de los factores presentes en la leche materna, mientras que en los niños destetados hubo una disminución significativa del número de episodios, aunque sin cambios, en este caso, en la duración de la diarrea, lo que demuestra que hay una serie de factores relacionados con el niño, con el proceso experimental y con la calidad del probiótico, que influyen en la duración y/o incidencia de la diarrea (Oberhelman RA y cols. J Pediatr 1999;134:15-20).

En un estudio de Schiffrin, en Suiza, los individuos que consumieron Lactobacillus johnsoni LA1 desarrollaron una respuesta sérica contra Salmonella thypi Ty21a y, además, tuvieron un aumento significativo del porcentaje de neutrófilos y monocitos con actividad fagocítica en la sangre periférica (Fig. 4).

Figura 4. Porcentaje de fagocitos (granulocitos y monocitos) con actividad fagocítica en la sangre de voluntarios que recibieron una leche fermentada con Bifidobacterium Bb12 o Lactobacillus johnsoni La1 (Schiffrin EJ et al. J Dairy Sci 1995;78: 491-497.

Por otra parte, se ha demostrado que la administración de un probiótico se asocia a un aumento de la actividad del sistema inmune secretorio de la mucosa, que se manifiesta por aumento de la IgA secretoria total alrededor de 8 días después de la ingesta. En un estudio realizado por nuestro grupo no se encontró una respuesta clínica, pero se confirmó la activación del sistema inmune en las pruebas de laboratorio. Fukushima y su grupo demostraron que la IgA secretoria fecal aumentaba junto con el comienzo de la administración del probiótico, en niños inmunizados contra la poliomielitis (Fig. 5).

Figura 5. Efecto de una fórmula con probiótico (L. Johnsoni La1) en la excreción de IgAs fecal de lactantes. N = 6, * p menor que 0,05 (Fukushima Y, et al. Int J Food Microbiol. 1998;42;39-44).

En la época actual, en que se observa un aumento general de las enfermedades inmunoalérgicas, es interesante destacar que la administración de Lactobacillus casei rhamnosus disminuye la proporción de niños que manifiesta fenómenos de tipo eczema atópico. Esto se demostró en un estudio, hecho en Finlandia, en el que se cuantificó la superficie de piel afectada y se demostró que no sólo disminuía la intensidad del eczema, sino también la extensión de piel comprometida (Fig. 6).

Figura 6. Efecto del tratamiento con Lactobacillus casei rhamnosus LGG sobre el eczema atópico (Kalliömaki M. y cols. Lancet 2001; 357:1076-1079)

Los estudios de Majamaa sugieren que los probióticos tienen algún efecto sobre la permeabilidad del polo apical del epitelio intestinal, que hace que se modifique el contenido del lumen. Este autor utilizó como trazador la peroxidasa de rábano picante (HRP, Hot Radish Peroxidase) y demostró, mediante biopsias de mucosa intestinal, que el traspaso de HRP fue mucho mayor en los sujetos eczematosos que en los controles, aunque no en todos, lo que implica que los sujetos eczematosos no son un grupo totalmente homogéneo (Fig. 7).

Figura 7. Absorción de HRP intacta por biopsias de mucosa intestinal de pacientes con eczema y en controles (Majamaa H. J Allergy Clin Immunol. 1996;97;985-90).

En Chile se está produciendo un aumento importante del adenocarcinoma de colon. En este contexto es importante conocer un estudio, efectuado en seres humanos, en el que se demostró que la cantidad de nitrorreductasa, que es una de las enzimas marcadoras de riesgo de cáncer de colon, desciende en forma considerable cuando se ingiere un probiótico, retornando a los niveles basales cuando se interrumpe la ingesta de este marcador; o sea, el efecto se mantiene mientras el probiótico está en el lumen intestinal.

Figura 8. Efecto de suplementos de L. acidophilus sobre la excreción fecal de nitrorreductasa.

En modelos experimentales en ratas se ha observado que, cuando se asocia Lactobacillus GG a la administración de un carcinógeno, como la dimetilhidrazina, disminuye en forma significativa el número de tumores que se desarrolla (Goldin BR; Gualtieri LJ, Moore RP. Nutr Cancer 1996; 25: 197-204).

Efecto de los probióticos sobre los alimentos

La caseína, que es la proteína de la leche de vaca, contiene secuencias de aminoácidos “encriptadas”, lo que explica que en la cromatografía de esta proteína aparezcan centenares de secuencias de aminoácidos, de distinta longitud, con efecto funcional. Se han descrito tres péptidos bioactivos, que actúan sobre la presión sanguínea, que se forman por la acción de bacterias lácticas o probióticos capaces de fermentar la betacaseína y algunas proteínas del suero de la leche. Estos péptidos son: isoleucina-prolina- prolina; valina-prolina-prolina y tirosina-prolina (Ile-Pro-Pro, Val-Pro-Pro y Tir-Pro). Al igual que los del gluten, el contenido de prolina hace que estos péptidos sean muy difíciles de digerir, de modo que atraviesan intactos la mucosa intestinal.

Se ha demostrado que estos péptidos bajan la presión arterial, lo que podría explicar el hecho de que los adultos que toman abundante leche de vaca tengan presiones arteriales más bajas que los adultos que no tienen este hábito. En un estudio en el que se administró 7,5 mg de Ile-Pro-Pro y 10 mg de Val-Pro-Pro a un grupo de hipertensos moderados, se observó una disminución de la presión arterial de 4,1 más menos 0,9 mm Hg en la presión sistólica y de 1,8 más menos 0,7 mm Hg, en la diastólica. Como la presión arterial es una variable continua, un descenso de esta magnitud tiene significado funcional para el individuo, ya que reduce el riesgo de tener accidentes vasculares encefálicos y otras complicaciones de tipo cardiovascular (Jauhianen T et al. Am J Hypertens 2005; 18:1600-05).

Este efecto se puede explicar por varios mecanismos: inhibición de la actividad de la enzima angioconvertidora (ACE); inhibición de la liberación de endotelina I, que induce vasoconstricción, desde el endotelio de las arteriolas; estimulación de la producción de bradiquinina, que tiene efecto prohipotensor; aumento de la liberación de óxido nítrico, que es fuertemente vasodilatador, desde los miofibroblastos de la pared de las arteriolas y desde el endotelio; y por el efecto opioide que ejercen estos péptidos al unirse a receptores de opiáceos ubicados en la pared del vaso y en el hipotálamo (Korhonen H y cols. Int Daily J, 2006;16:945-60). Pronto estos péptidos serán la base de un medicamento, que ya está saliendo a la venta en Finlandia.

También se ha demostrado la presencia de péptidos con actividad antimicrobiana encriptados en la caseína, que se liberan por la fermentación causada por bacterias, es decir, la fermentación de las proteínas de la leche mediante un lactobacilo o cualquier probiótico permite obtener un producto con propiedades bactericidas, gracias a una variedad de péptidos de longitud variable y efecto bactericida selectivo. Estos péptidos se incorporan a la pared de la bacteria y forman en ésta un canal que permite el ingreso de agua, lo que provoca la muerte de la bacteria por lisis; sin embargo, no despiertan actividad de anticuerpos en animales de experimentación. Entre estos péptidos están las caseicidinas, las isracidinas, la casocidina I, la kappazina y la lactoferricina (Malkoski M. y cols. Antimicrob Agents Chemother 2001;45:2309-15).

Weisman hizo un estudio en Israel en el que analizó el efecto del agregado de probióticos a una fórmula, sobre la diarrea y las enfermedades respiratorias en lactantes. La administración de Bb-12 y Lactobacillus reuteri redujo el número de días con fiebre y el número de episodios febriles y de consultas médicas, así como el ausentismo escolar y las prescripciones de antibióticos También disminuyó el número de episodios y de días de diarrea, pero no se observó efecto sobre la enfermedad respiratoria, es decir, su efecto fue muy específico (Weisman Z. y cols. Pediatrics 2005;115:5-9).

En un estudio reciente de De Vrese sobre el efecto de L. gasseri PA 16/8, B. Longum SP07/3 y B. bifidum MF sobre el resfrío común, la intensidad y duración de los síntomas se redujo, disminuyendo el número de resfríos y la incidencia de episodios febriles en adultos, por estimulación de la actividad secretoria a nivel de la mucosa nasal y en las deposiciones. Asimismo, en un estudio de Truchet el uso de L. casei defensis redujo las infecciones respiratorias invernales en ancianos (Turchet et al., J Nutr Health Aging, 2003) y Hatakka encontró lo mismo en niños tratados con L. rhamnosus GG (Hatakka et al., BMJ, 2001). Nuestro grupo hizo, en el año 2006, un estudio doble ciego y controlado por placebo con un conocido probiótico, con el objetivo de determinar si se reducía el número de episodios de resfrío, pero no se produjo un número de casos suficiente para obtener una diferencia estadísticamente significativa; sin embargo, los niños que recibieron el probiótico tuvieron un aumento significativo de la IgA secretoria a nivel nasal.

En un estudio muy interesante, realizado en individuos de la población general que recibieron, en forma aleatoria, leche fermentada con L. acidophilus L1 (L1 FM) de origen humano, L. acidophilus ATCC 43211 (ATCC FM) o placebo sin bacterias activas, se encontró un descenso significativo de los niveles de colesterol total con el uso de probióticos (Tabla II).

Tabla II. Cambios del colesterol sérico en individuos elegidos al azar para consumir leche fermentada con L. acidophilus L1 (L1 FM) de origen humano, L. acidophilus ATCC 43211 (ATCC FM) o placebo sin bacterias activas (Anderson JW. y cols. J Am Coll Nutr 1999;18:43-50).

En China existe el arroz rojo, cuyo color se debe a la presencia de la levadura Monascus purpureus; los individuos que ingieren habitualmente este alimento tienen bajos niveles de colesterol. Para determinar si esto se debe a la presencia de la levadura se hizo un estudio con dos grupos de personas, uno que recibió 2,4 g de la levadura al día y otro, una cantidad igual de polvo de arroz común y corriente. Se encontró que el hongo se asociaba a disminución del colesterol total y también de los triglicéridos, aunque sin aumento del colesterol HDL (Tabla III). Cabe hacer notar que de Monascus purpureus derivan el ácido mevinolínico y su amina, la mevinolina, que fue el primer fármaco que se introdujo a nivel clínico para tratar el exceso de colesterol; a partir de él se desarrollaron, posteriormente, las estatinas.

Tabla III. Concentraciones de lípidos en sujetos hiperlipidémicos que reciben al día cápsulas con 2,4g de levadura de arroz rojo (Monascus purpureus) como tratamiento o polvo de arroz, como control (Heber D. y cols. AJCN 1999;69:231-6).

Perspectivas futuras

En la actualidad ya no sólo importa el efecto del probiótico en sí, sino el de las moléculas que se producen por la acción del probiótico; por tanto, en el futuro los estudios estarán sujetos a la disponibilidad de métodos para aislar e identificar a los péptidos o sustancias que resultan del proceso de digestión de moléculas. Una vez que se supere esta etapa se deberán desarrollar sistemas de producción masiva, que permitan probar las sustancias en estudios fase 2.

Una línea de investigación interesante estará dada por la observación de que los probióticos y las bacterias acidolácticas inducen, a partir de la betacaseína, la formación de una serie de compuestos que actúan sobre los receptores de morfina y opiáceos del hipotálamo, produciendo sedación y efectos sobre la motilidad intestinal y sobre el centro respiratorio, aunque en menor grado que los opiáceos verdaderos, además de efectos reguladores del ritmo cardiaco.