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Existen diversos factores que permiten atribuir el carácter de un probiótico a un microorganismo. Primero se debe entender el género bacteriano, conocer los efectos que éstos tienen sobre el sistema inmune innato y, finalmente, distinguir la composición de la microbiota humana para aprender los posibles efectos que puedan tener en el cuerpo.
Microbiota protectora
La OMS ha definido a los probióticos como “microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren un beneficio a la salud del hospedador”. Estos microorganismos gozan a nivel europeo de un estatus QPS (presunción cualificada de seguridad). Se han utilizado durante largo tiempo sin existencia de problemas de salud asociados a su empleo. Es importante, además, mencionar que los beneficios del uso de un probiótico suelen estar asociados a nivel de cepa y no de especie. Se debe a la alta variabilidad genética y funcional que existe a nivel de microorganismo.
El proceso para que una cepa determinada de un microorganismo QPS pase a ser considerada un probiótico incluye los siguientes pasos:
- Su caracterización a nivel genómico (la secuenciación de su genoma para identificar posibles genes de resistencia o virulencia que no serían deseables en un probiótico).
- Su depósito en una colección internacional de microorganismos (para asegurar su disponibilidad pública y comercial).
- La caracterización de su funcionalidad, tanto in vivo como in vitro. Incluye los estudios sobre su adherencia al mucus intestinal y a las células epiteliales humanas. También de sus beneficios como probiótico, etc
- La evaluación de su seguridad in vitro, ex vivo y en modelos animales. Con estudios clínicos de Fase 1 en humanos para demostrar si produce o no efectos no deseados. En este punto se evalúa si la cepa posee genes de resistencia a antibióticos o si produce metabolitos no deseables (toxinas, alérgenos, etc).
- La realización de ensayos clínicos de Fase 2 en humanos. Deben ser doble ciego (ni el médico ni el paciente conocen el grupo al que pertenecen los datos). Aleatorizados y con placebo (grupo control). Así se evalúa la eficacia clínica del probiótico y se detectan sus posibles efectos adversos.
- La realización de ensayos clínicos de Fase 3 en humanos. Doble ciego, donde el probiótico se compara con el tratamiento estándar para esa enfermedad. Se documentan también los posibles efectos adversos. Se determina si hay un efecto beneficioso sobre la patología a tratar.
- Estos ensayos clínicos certifican finalmente si la cepa estudiada puede ser utilizada como probiótico a nivel de alimento o medicamento. También la dosis a utilizar y la forma de administración.
Lactobacillus
Este género del filo Firmicutes posee más de 100 especies y es altamente diverso en cuanto a fenotipos y ecología. Estas bacterias unicelulares o agrupadas en cadenas son anaerobias facultativas o microaerófilas, sin esporas.
Estos probióticos producen bacteriocinas y alta concentración de ácido láctico (por fermentación de la lactosa y otros azúcares). Las bacteriocinas que producen estas cepas probióticas inhiben el crecimiento de patógenos. Algunos ejemplos: Salmonella entérica, Listeria monocytogenes, Pseudomonas, E. coli y S. aureus. Poseen, además, hidrolasas de sales biliares para poder resistir las condiciones del tracto gastrointestinal.
Bifidobacterium
Estas bacterias con forma de “Y” pertenecen al filo Actinobacteria. Son especies anaerobias estrictas con altos requerimientos nutricionales. Este género contiene 51 especies. Su contenido GC es del 60% y sus genomas son relativamente pequeños.
Son de las primeras bacterias en colonizar el tubo digestivo del recién nacido, representando en esa época el 80% de toda la microbiota intestinal. La razón es la presencia en la leche humana de oligosacáridos prebióticos. Estos son utilizados como fuente de energía por estas bacterias una vez llegan al colon del recién nacido. Se producen así ácidos grasos de cadena corta con importantes funciones de mantenimiento de la homeostasis corporal.
Streptococcus
Este género bacteriano pertenece al filo Firmicutes. Son cocos Grampositivos, agrupados en cadenas cortas, que pertenecen a las bacterias del ácido láctico. Son capaces de fermentar la lactosa generando este ácido. Poseen un metabolismo anaerobio facultativo, requiriendo, en algunos casos, una atmósfera enriquecida con CO2. Este género posee muchas especies patógenas en humanos. Algunos ejemplos: S. pyogenes (amigdalitis), S. agalactiae (meningitis), S. mutans (caries) o S. pneumoniae (neumonía).
Bacteroides
Este género pertenece al filo Bacteroidetes, que representa entre el 20% y el 80% de la microbiota intestinal en adultos sanos. Estas especies Gramnegativas son anaerobios estrictos, no formadores de esporas y con forma bacilar. Pueden resistir hasta un 20% de sales biliares en los medios de cultivo. Son, además, resistentes a kanamicina y vancomicina.
Las bacterias de este género son de las más abundantes en el intestino humano. Algunas especies representan el 1% de la microbiota intestinal, como B. uniformis, B. vulgatus, B. caccae y B. thetaiotaomicron.
Propionibacterium
Este género pertenece al filo Actinobacteria: bacterias Grampositivas y con un alto porcentaje de G+C en el genoma (65%). Son bacilos anaerobios o aerotolerantes, no formadores de esporas. Algunas especies habitan en la piel (P. acnes, un patógeno) y tracto gastrointestinal. Otras viven sobre vegetales, silos y productos lácteos.
De este género, la especie más importante como probiótico esel Propionibacterium freudenreichii. Se utiliza a escala industrial en la fabricación de quesos suizos (Emmental y otros). Otra especie de interés es Propionibacterium acidipropionici.
Microbiota inmunomoduladora
Enterococcus faecalis
Esta especie de bacterias del ácido láctico (junto con Lactobacillus y Streptococcus) pertenece al filo Firmicutes. En su mismo género hay importantes patógenos humanos como E. faecium (cepas patógenas) o E. gallinarum, implicados en endocarditis, bacteriemias y otras infecciones. Además, en este género se encuentran multitud de genes de resistencia a antibióticos, según la cepa concreta y los factores de virulencia (hemolisinas, pili, adhesinas, etc).
Este género de bacterias Grampositivas anaerobias facultativas se muestra como cocos agrupados en parejas o cadenas cortas. En el Mediterráneo forman parte de la microbiota de diversos quesos madurados, aportando aromas.
Escherichia coli Nissle 1917
Esta cepa de E. coli es la única comercializada como probiótico para esta especie de bacteria Gramnegativa. Es un hecho que lo diferencia entre las enterobacterias ya que, por su estructura celular con membrana externa, poseen lipopolisacárido, una endotoxina.
Esta cepa se aisló en 1917, durante la primera guerra mundial, a partir de las heces de un soldado alemán que había sobrevivido a un brote de shigellosis en el frente de los Balcanes. Sus compañeros de trinchera habían sucumbido o muerto tras esta diarrea infecciosa. In vitro, esta cepa aislada (serotipo O6:K5:H1) mostraba un efecto inhibidor frente al crecimiento de diferentes enterobacterias patógenas. Esta cepa se comercializa desde entonces para tratar diarreas bacterianas.
Microbiota muconutritiva
Faecalibacterium prausnitzii
Esta bacteria bacilar anaerobia estricta (su sensibilidad extrema al oxígeno dificulta su cultivo) del filo Firmicutes (familia Clostridiaceae) es muy abundante en el tracto gastrointestinal humano. Sus poblaciones reducidas se asocian a patologías como la enfermedad de Crohn, la obesidad y la enfermedad celíaca.
Este probiótico de nueva generación no posee la capacidad de adherirse a las células epiteliales. Tampoco contiene plásmidos, ni genes de resistencia a antibióticos, ni toxinas hemolíticas, ni bacteriocinas. Mucho menos es capaz de degradar la mucina intestinal como nutriente. En cambio, sí posee actividad DNasa.
Akkermansia muciniphila
Esta especie pertenece a un filo minoritario del microbioma intestinal humano: Verrucomicrobia (familia Verrucomicrobiaceae). Esta bacteria cocobacilar Gramnegativa es anaerobia estricta, no móvil y sin esporas. Aproximadamente, un 0,5%-5% de las células de la microbiota intestinal pertenece a esta especie.
Su principal característica metabólica es que es capaz de utilizar la mucina como única fuente de carbono. Esta sería, por tanto, un sustrato prebiótico para esta bacteria. Además, sus poblaciones aumentan cuando el sujeto ingiere otros prebióticos, como la inulina.
Microbiota con actividades proteolítica
El filo Proteobacteria, formado por bacterias Gramnegativas (con lipopolisacárido en su membrana externa), es el cuarto más abundante en la microbiota intestinal del humano sano. Esto tras Bacteroidetes, Firmicutes y Actinobacteria. Los miembros más importantes de este filo en la microbiota intestinal son las enterobacterias, una familia que incluye géneros como Escherichia, Proteus, Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella y otros. La familia Pseudomonadaceae (género Pseudomonas) también pertenece a este filo.
Como norma general, las proteobacterias, por su carácter de bacterias Gramnegativas, van a ser capaces de activar receptores TLR en las células dendríticas y en otras de la mucosa intestinal. De esta manera desencadenan siempre una respuesta proinflamatoria. Uno de los principales efectores de esta respuesta es el lipopolisacárido de su membrana externa, pero, también, las proteínas de los flagelos y fimbrias. Esta respuesta inmune proinflamatoria implica la liberación desde linfocitos de la mucosa intestinal de citocinas.
Microbiota fúngica
En el tracto gastrointestinal humano conviven diversos géneros de hongos. Entre ellos se incluyen más de 260 especies. Los géneros más abundantes son Cándida, Saccharomyces, Penicillium, Aspergillus, Cryptococcus, Malassezia, Galactomyces, Cladosporium y Trichosporon.
Microbiota humana
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