ALIMENTOS ENRIQUECIDOS CON PROBIOTICOS
Autora:
PAOLA ANDREA BUITRAGO HOYOS
UNIVERSIDAD DEL VALLE CALI – COLOMBIA 2008
BUITRAGO H., PAOLA A.
ALIMENTOS ENRIQUECIDOS CON PROBIÓTICOS
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Alimentos enriquecidos con probióticos Paola Andrea Buitrago Hoyos Universidad del Valle – Colombia CONTENIDO Lista de Tablas ................................................................................................................................ 4 Lista de Figuras ............................................................................................................................... 4 Resumen.......................................................................................................................................... 5 1 Introducción ........................................................................................................................... 5 2 Antecedentes historicos .......................................................................................................... 6 3 Marco jurídico europeo de los alimentos funcionales y las alegaciones de salud.................. 8 3.1
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La acción concentrada FUFOSE ..................................................................................................... 8
Fortificación por probióticos ................................................................................................ 10 4.1 Objetivos de la fortificación .......................................................................................................... 10 4.2 Directrices para la evaluación de microorganismos probióticos ................................................... 10 4.2.1 Género/ Especie/ Cepa ......................................................................................................... 10 4.3 Clasificación e identificación de las distintas cepas ...................................................................... 12 4.4 Ensayos in vitro para seleccionar probióticos potenciales............................................................. 14 4.5 Requerimientos para probar que una cepa probiótica es inocua y está libre de contaminación en su forma de entrega ..................................................................................................................................... 14 4.6 Estudios in vitro usando animales y seres humanos ...................................................................... 16
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Definición y medición de los beneficios de los probióticos para la salud............................ 17 Tipos de probióticos ............................................................................................................. 18 6.1 6.2 6.3 6.4
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probióticos naturales...................................................................................................................... 18 Probióticos comercializados .......................................................................................................... 19 Suplementos alimenticios que contienen probióticos .................................................................... 19 Probióticos que se usan en medicina ............................................................................................. 20
Declaraciones de propiedades saludables y etiquetado ........................................................ 20 Mecanismo de acción ........................................................................................................... 21 8.1 Intolerancia a la lactosa ................................................................................................................. 22 8.1.1 Efecto Inmunomodulador .................................................................................................... 23 8.2 Efecto hipocolesterolémico ........................................................................................................... 23 8.3 Efecto gastro-protector .................................................................................................................. 25 8.4 Actividad antagónica contra rotavirus ........................................................................................... 25 8.5 Prevención de reacciones alérgicas ............................................................................................... 25 8.6 Disminución del riesgo de enterocolitis necrotizante neonatal (ECN) .......................................... 26
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Alimentos probioticos .......................................................................................................... 27 9.1 Yogurt ........................................................................................................................................... 27 9.1.1 Información nutricional del yogurt ...................................................................................... 27 9.1.2 Proceso de elaboración de yogurt ........................................................................................ 28 9.1.3 Diagrama de flujo ................................................................................................................ 32 9.2 Kefir .............................................................................................................................................. 33 9.3 Yakult: ........................................................................................................................................... 34 9.4 ACTIMEL de DANONE: ............................................................................................................. 34 9.5 LC1 de NESTLE: .......................................................................................................................... 34 9.6 STONYFIELD FARM “YC6 IN Y2K”: ....................................................................................... 34
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Otros productos: ................................................................................................................... 35 10.1 10.2
Té de kombucha........................................................................................................................ 35 Kefir de agua ............................................................................................................................ 35
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10.3 10.4
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Tepache..................................................................................................................................... 36 Quesos ...................................................................................................................................... 36
Estado del arte ...................................................................................................................... 37 Conclusiones ........................................................................................................................ 39 Bibliografía .......................................................................................................................... 40 13.1 13.2
citas bibliográficas .................................................................................................................... 40 referencias bibliográficas .......................................................................................................... 40
LISTA DE TABLAS Tabla 1. Tabla 2. Tabla 3. probióticas Tabla 4. Tabla 5.
Evolución de Término Probiótico 8 Ejemplos de alimentos funcionales 9 Principales ensayos in vitro utilizados actualmente para el estudio de cepas 14 Composición nutricional del Yogurt de leche vacuna entera 28 Probióticos 38
LISTA DE FIGURAS Figura 1. Directrices para la evaluación de microorganismos probióticos para uso alimentario. 11 Figura 2. Influencia de las Bacterias Probióticas en la salud. 18 Figura 3. Productos con probióticos. 19 Figura 4. Mecanismos de acción de los probióticos. 21 Figura 5. Mecanismos de acción de los probióticos. 32
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Alimentos enriquecidos con probióticos RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo principal profundizar en los conceptos de alimentos fortificados con probióticos, su implicación en la salud humana, beneficios, enfocando la revisión bibliográfica a los, probióticos. Se parte desde los antecedentes históricos y su aplicación en la industria alimenticia. Se define el concepto de Probióticos, sus características, mecanismos de acción, aplicaciones y beneficios. Hacen parte una a nueva Ciencia denominada ciencia de los Alimentos Saludables la cual necesita de la aportación de otras disciplinas implicadas en la nutrición humana, tales como la Bioquímica, la Tecnología de Alimentos y la Genética moderna. Basadas en las técnicas propias de la Genómica funcional, la contribución de la Genómica nutricional, puede resultar clave para lograr una mejor interpretación de las incidencias, tanto positivas como negativas, de los alimentos sobre la salud humana. En la práctica, se piensa que los nuevos conocimientos genéticos pueden aclarar los factores genéticos relacionados con las etiologías de enfermedades vinculadas a las dietas alimenticias. Así mismo, se podría pensar en la posibilidad de establecer recomendaciones dietéticas personales y llegar a una posible elección personalizada de los alimentos Palabras claves: Probióticos / historia de los probióticos / clasificación de cepas probióticas / mecanismos de acción / tipos de alimentos enriquecidos con probióticos.
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INTRODUCCIÓN
Actualmente es posible encontrarse con una amplia variedad de productos lácteos que hacen alusión a su contenido de probióticos y de los beneficios para la salud que puede llegar a tener el consumo frecuente de este tipo de alimento, esto ha generado una gran expectativa por parte del consumidor que busca una alternativa alimentaria funcional haciendo énfasis en la era de los alimentos funcionales, saludables y los nutracéuticos. Los probióticos se definen como microorganismos vivientes que son capaces de resistir a las secreciones gástricas e intestinales, lo cual les brinda la posibilidad de instalarse y colonizar las células epiteliales del intestino humano. Mientras que los prebióticos son carbohidratos no digeribles que estimulan factores de crecimiento y la actividad de un gran número de bacterias en el colon. La acción simbiótica y sinergista de la unión de un probiótico con un prebiótico alude al termino de alimento simbiótico, que es la forma de proteger a un mas a las bacterias benéficas para que alcancen en cantidad suficiente a cumplir sus funciones nutracéuticas en el organismo humano, estos hacen parte de los llamados alimentos saludables
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Se considera como saludable a todo producto alimenticio cuya ingestión conlleva algún tipo específico de efecto positivo sobre la salud, además del nutritivo, aunque dicho apelativo podría corresponder, sin duda, a cualquier alimento cuyo consumo no implica un riesgo de ocasionar algún tipo de patología. No obstante, hace ya bastante tiempo que esta calificación se reserva para aquellos productos que dentro de su composición química existen sustancias capaces de proporcionar al organismo humano algún efecto beneficioso relacionado con su bienestar y estado saludable. Apoyada en el considerable progreso experimentado en la actualidad por los conocimientos científicos, que ha conducido a la identificación y caracterización de las propiedades saludables de algunos componentes químicos contenidos en muchos alimentos, la industria alimentaria produce alimentos capaces de optimizar las funciones corporales y de alcanzar niveles aceptables de bienestar y de buena salud. Aparece así el grupo de alimentos que se conoce con el nombre de Alimentos Saludables, aunque para que un producto alimenticio sea definido como tal debe cumplir una serie de características:
Debe dar lugar a una mejora de la salud. Sus pretendidos beneficios saludables deben estar adecuadamente sostenidos por una sólida investigación científica. La ingesta diaria recomendada debe haber sido establecida por los expertos. Cuando su ingestión supere los niveles recomendados no debe ocasionar ningún efecto nocivo. Su modo de empleo en la dieta debe corresponder a las formas convencionales de cualquier alimento tradicional. Su procedencia debe corresponder con la consideración de producto natural. Debe figurar de modo claro la presencia cualitativa y cuantitativa del ingrediente que aporta la caracterización de saludable. Debe quedar bien detallada la metodología analítica que ha de aplicarse para una valoración cualitativa y cuantitativa de las propiedades físicas y químicas del ingrediente con actividad saludable.
La industria nacional Colombiana ha comenzado a desarrollar productos que cumplen con las cualidades anteriormente descritas y los medios publicitarios han iniciado la búsqueda del mejor marketing dentro de la población. La cual necesita conocer las características y propiedades nutricionales de estos productos.
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ANTECEDENTES HISTORICOS
La utilidad de los Probióticos se remonta a miles de años. De hecho, la habilidad de las bacterias beneficiosas en transformar leche en productos de mayor atractivo dietético fue grabada hace 6.000 años atrás en tablas Sumerias describiendo la fabricación del queso.
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A lo largo de la historia, la comida se ha usado como medicamento y nutrición. El médico griego Hipócrates dijo, "Permita que la comida sea su medicina y la medicina su comida." Los productos a base de leche transformados por el lacto bacilo son fácilmente digeribles y permanece comestibles durante mayor periodo de tiempo, mejora el apetito y son de gran utilidad para el tratamiento de la disentería, úlcera, diarrea y los innumerables desordenes de características similares. En 1908, Elie Metchnikoff, un Premio Nóbel que trabajaba en el Instituto Pasteur, observó que Bulgaria tenía un número increíble de personas que vivían más de 100 años. Este país balcánico no era uno de los países avanzados de Europa y simplemente había surgido de ser una región mal administrada del Imperio Turco, intuyendo que la medicina moderna no era motivo de la longevidad avanzada, encontró que los búlgaros se alimentaban de grandes cantidades de verduras cultivadas en forma casera y mucho yogur. Las verduras no parecían ser un factor probable de longevidad, así que se inclinó por el yogur. Luis Pasteur había descubierto el mecanismo que producía la fermentación láctica y estableció que una manera de impedir la fermentación láctica se logra mediante el calentamiento de la leche lo suficiente para matar las bacterias que producían el fermento. Dicho proceso que impide el deterioro de la leche y consecuentemente promueve el cuidado de la salud se conoce como PASTEURIZACION. Un discípulo del Instituto Pasteur descubrió cualidades beneficiosas para la salud en la fermentación de la leche según los microorganismos que producen dicho fermento. El trabajo de Metchnikoff fue la primera prueba de la habilidad de lacto bacilo de transformar lactosa en el ácido láctico, y que dicha acidez mantendría un ambiente hostil para las bacterias patógenas. Esta teoría demostró ser correcta y muchos organismos generadores de enfermedades peligrosos no se desarrollan o mueren en leche que contiene el lacto bacilo. Metchnikoff se volvió un firme defensor del concepto que la dieta puede proteger el cuerpo de la invasión de patógenos y en consecuencia mejorar y prolongar la calidad de vida. Fue la primera persona en desarrollar un preparado terapéutico utilizando lacto bacilo en forma de la cápsula para ingerir oralmente denominado Lactobacillin Recientemente el término Probiótico se utilizó por primera vez por Lilley y Stillwell, (1965) y ha sido usado por varios otros investigadores en varios contextos hasta llegar al concepto actual según Fuller, (1989). Ver Tabla 1.
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Tabla 1. Evolución de Término Probiótico Referencia Antecedente Lilley y Stillwell (1965) Probablemente los primeros en usar el término Probiótico para describir substancias excretadas por un organismo que estimula el crecimiento de otro. (opuesto a “antibiótico”) Fuller (1989) Redefinió el término probióticos como “un microorganismo vivo” que suplementado beneficia a un huésped mediante la mejora del balance microbiano en el intestino”. El Probiótico debe estar vivo. Gibson y Roberfroid, los alimentos probióticos son definidos como: alimentos que contienen (1995), microorganismos vivos, que mejoran activamente la salud de los consumidores, mediante la mejora del balance de la microflora en el intestino cuando el probiótico es ingerido en suficientes cantidades. Mazza, (2000) probiótico son suplementos alimentarios para la alimentación humana, que contienen microorganismos vivos que mejoran el equilibrio microbiano en el intestino de las personas
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3.1
MARCO JURÍDICO EUROPEO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES Y LAS ALEGACIONES DE SALUD. LA ACCIÓN CONCENTRADA FUFOSE
Debido al creciente interés en el concepto de los "Alimentos Funcionales" y en las "Alegaciones de Salud", la Unión Europea ha creado Comisión Europea de Acción Concertada sobre Bromatología Funcional en Europa (Functional Food Science in Europe, FUFOSE). El programa ha sido coordinado por el Instituto Internacional de Ciencias Biológicas (International Life Sciences Institute (ILSI) Europe), y su objetivo desarrollar y establecer un enfoque científico sobre las pruebas que se necesitan para respaldar el desarrollo de productos alimenticios puedan tener un efecto beneficioso sobre una función fisiológica del cuerpo y mejorar el estado de salud y bienestar de un individuo y/o el riesgo de que desarrolle enfermedades. El proyecto FUFOSE se centró en seis áreas de la ciencia y la salud: crecimiento, desarrollo, diferenciación, metabolismo, defensa contra especies oxidativas reactivas, alimentos funcionales y el sistema cardiovascular, fisiología gastrointestinal, y los efectos de los alimentos o comportamiento y efecto psicológico. El documento definitivo se publicó en la revista Journal of Nutrition. Un alimento funcional puede ser un alimento natural, alimento al que se ha añadido un componente, o un alimento al que se le ha quitado un componente mediante medios tecnológicos. También puede tratarse de un alimento en el que se ha modificado la naturaleza de uno o más de sus componentes, o en el que se ha modificado la biodisponibilidad de uno o más de sus componentes, o cualquier combinación de estas posibilidades. Un alimento funcional estar destinado a toda la población o a grupos determinados, que se pueden definir, por ejemplo, según su edad o su constitución. La Acción concertada de la UE apoya el desarrollo de los dos tipos de alegaciones de salud, que se indican a continuación, con respecto alimentos funcionales, que deben ser siempre
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válidas en el contexto de la dieta global y estar asociadas a los alimentos que se consumen normalmente: 1. TIPO A: Alegaciones de "funcionales de mejora" asociadas a determinadas funciones fisiológicas y psicológicas y a actividades biológicas que van más allá de su papel establecido en el crecimiento, el desarrollo, y otras funciones normales del cuerpo. Este tipo de alegación no hace referencia a enfermedades o estados patológicos, p. Ej. Algunos oligosacáridos no digestibles mejoran el crecimiento de la flora bacteriana intestinal; la cafeína puede mejorar el rendimiento cognitivo. 2. TIPO B: Alegaciones de "reducción de riesgo de enfermedades”, que se asocian al consumo de un alimento o de sus componentes ayudar a reducir el riesgo de padecer una determinada enfermedad o afección, gracias a los nutrientes específicos que contenga o no contenga Dicho alimento (p. Ej. El folato puede reducir el riesgo de que una mujer tenga un hijo con defectos del tubo neural, y una ingesta adecuada calcio puede ayudar a reducir el riesgo posterior de osteoporosis). Tabla 2.
Ejemplos de alimentos funcionales
Alimento funcional
Componente activo
Probióticos: Alimentos con cultivos vivos beneficiosos, como resultado de la fermentación, o que se han añadido para mejorar el equilibrio microbiano intestinal, Yogures, azúcar como el Lactobacillus sp. Bifidobacteria sp. Prebióticos: Componente no digerible que tienen efectos beneficiosos, debido a que estimula el crecimiento de la flora intestinal, como la inulina y la oligofructosa Esteres de esteroles y estanoles de origen vegetal añadidos Margarinas
Huevos ricos en Ácidos grasos omega--3 ácidos grasos esenciales omega-3
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Propiedad funcional Mejora de funcionamiento intestinal equilibrio microbiano intestinal
Reducen niveles de colesterol LDL (malo)Disminuyen el riesgo de padecer afecciones cardiacas Control de hipertensión de lípidos
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FORTIFICACIÓN POR PROBIÓTICOS
La fortificación de alimentos con probióticos es la estrategia de mejor costo-efectividad, y a diferencia de la diversificación de la dieta, no afecta los hábitos alimentarios de la población. Varios países desarrollados han implementado la fortificación de alimentos para controlar las deficiencias de nutrientes en sus poblaciones. 4.1
OBJETIVOS DE LA FORTIFICACIÓN
Con el propósito de eliminar estos problemas nutricionales, se desarrolló lo que se conoce como fortificación o enriquecimiento de alimentos, que según la definición del Codex alimentarius (Principios generales para la adición de nutrientes esenciales a los alimentos CAC/GL 09-1987) es “la adición de uno o más nutrientes esenciales a un alimento con el propósito de prevenir o corregir una deficiencia demostrado de uno o más nutrientes en la población o grupo específico de población”. 4.2
DIRECTRICES PARA LA EVALUACIÓN DE MICROORGANISMOS PROBIÓTICOS
Con el fin de evaluar las propiedades de los probióticos, se utilizaran las directrices siguientes: Los microorganismos probióticos utilizados en los alimentos deberían ser capaces no sólo de sobrevivir al paso por el aparato digestivo, sino también de proliferar en el intestino. Esto significa que deberían ser resistentes a los jugos gástricos y poder crecer en presencia de bilis, en las condiciones existentes en los intestinos, o ser consumidos en un alimento que, actuando como vehículo, les permita sobrevivir al paso por el estómago y a la exposición a la bilis. Son bacterias grampositivas y se clasifican fundamentalmente en dos géneros, Lactobacillus y Bifidobacterium (Holzapel et al., 1998; Klein et al., 1998) 4.2.1
Género/ Especie/ Cepa
Es necesario conocer el género y la especie de la cepa probiótica. El estado actual de las evidencias sugiere que los efectos probióticos son específicos de la cepa. La identificación de la cepa es importante para relacionar una cepa con un efecto saludable específico y para permitir una supervisión precisa y estudios epidemiológicos. Una posible excepción es la habilidad general de S. themophilus y L. delbrueckii ssp. bulgaricus para aumentar la digestión de lactosa en individuos intolerantes a la lactosa. En este caso, o en otros donde existe suficiente base científica de beneficios para la salud que no son específicos de la cepa, la identificación de la cepa no es indispensable. La especiación de la bacteria debe ser establecida con la metodología válida más actual. Se recomienda la utilización combinada de ensayos fenotípicos y genéticos.
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Identificación de la cepa por métodos fenotípicos y genotípicos Género, especie, cepa Depósito de la cepa en una colección de cultivos internacional
Caracterización funcional • Estudios in vitro • Estudios en animales
Evaluación de la inocuidad
• •
In vitro y/o animal Fase 1 estudio en seres humanos
Ensayos aleatorios de doble anonimato controlados con placebo (DBPC) Fase 2 de ensayos en seres humanos u otro diseño pertinente con tamaño de muestra y resultado primario válidos para determinar si la cepa/producto es eficaz
Fase 3 es aconsejable un ensayo de eficacia para comparar los probióticos con el tratamiento estándar para una condición específica
De preferencia un segundo estudio DBPC independiente para confirmar los resultados
Alimento Probiótico
Etiquetado
• • • • Figura 1.
Contenido – denominación de género, especie, cepa Numero mínimo de bacterias viables al final de su período de conservación Condiciones adecuadas de almacenamiento Datos de contacto con la empresa para información al consumidor
Directrices para la evaluación de microorganismos probióticos para uso alimentario.
Los probióticos deben poder ejercer sus efectos beneficiosos en el huésped mediante su crecimiento y/o actividad en el cuerpo humano (Collins et al., 1998; Morelli, 2000). Sin embargo, lo que importa es la especificidad de la acción, y no la fuente del microorganismo. De hecho, es muy difícil confirmar la fuente de un microorganismo. Cuando nacen, los niños no tienen ninguna de estas bacterias en el intestino, y no se ha aclarado totalmente el origen de la microflora intestinal. Es la capacidad de seguir siendo viable en el lugar de destino y de ser eficaz lo que debería verificarse para cada cepa potencialmente probiótica.
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Es necesario perfeccionar los ensayos in vitro para predecir la capacidad de los probióticos de funcionar en los seres humanos. Los ensayos actualmente disponibles no son apropiados para predecir la funcionalidad de los microorganismos probióticos en el intestino. 4.3
CLASIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LAS DISTINTAS CEPAS
La clasificación es la ordenación de los organismos en grupos taxonómicos (taxones) basados en semejanzas o relaciones. La nomenclatura es la asignación de nombres a los grupos taxonómicos con arreglo a unas normas. La identificación es el proceso por el que se determina que una nueva cepa aislada pertenece a uno de los taxones establecidos a los que se ha asignado un nombre. se asignan nombres a los probióticos de conformidad con el Código Internacional de Nomenclatura para asegurar la comprensión a nivel internacional. Las principales especies microbianas cuyas cepas tienen aplicación en productos Funcionales son (Holzapfel and Schillinger, 2002): Género Lactobacillus
Lb. acidophilus Lb. casei Lb. crispatus Lb. gasseri Lb. johnsonii Lb. paracasei Lb. plantarum Lb. reuteri Lb. rhamnosus
Género Bifidobacterium
B. adolescentis B. animalis subsp. animalis B. animalis subsp. lactis B. bifidum B. breve B. infantis B. longum
Otras especies
Lactococcus lactis cremoris
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Esteptococcus salivaris therm Enterococcus faecium Esteptococcus diacetyllactis Esteptococcus intermedius
Requisitos que debe cumplir una bacteria para ser considerada como probiótico: a) In vitro: Resistencia al ácido. Resistencia a las sales biliares. Adherencia a las células epiteliales intestinales en el cultivo. Unión al moco gastrointestinal. b) In vivo: Competición con microbios patógenos. Actividad bactericida frente a patógenos. c) Modificar el balance bacteriano del colon hacia una composición más favorable La identidad precisa de los Lactobacillus incluidos en los productos con probióticos no se conoce a menudo, aunque algunos investigadores opinan que Lb. reuteri es el heterofermentativo prevaleciente en el intestino humano. Una de las propiedades deseables en una cepa prebiótica es la de resistencia a antibióticos. Esto se basa en una de las aplicaciones de los probióticos, que es la de su uso para reconstituir la microflora intestinal de pacientes que sufren de colitis asociada a antibióticos. Dado que generalmente quedan residuos de antibióticos en el intestino de los pacientes, sólo las cepas de probióticos resistentes a antibióticos podrán colonizar dicho ecosistema (Tannock, 1997) En cuanto a las bifidobacterias, su uso en leches fermentadas se empezó a popularizar a finales de los años 70 como resultado del gran incremento en el conocimiento de la taxonomía y ecología de las bifidobacterias. Esta popularidad se incrementó aún más cuando se observó que la acidificación durante el almacenamiento era mínima y que el rendimiento de ácido L (+)-láctico con respecto al isómero D (-) era alta. En estos microorganismos, la fermentación de dos moles de hexosa produce tres moles de acetato y dos moles de lactato. La enzima clave en esta fermentación es la fructosa-6-fosfato fosfocetolasa, cuya presencia se ha usado como carácter taxonómico distintivo para el género Bifidobacterium. Además de la glucosa, todas las bifidobacterias de origen humano son capaces también de utilizar a la galactosa, lactosa, y casi siempre a la fructosa como fuentes de carbono (Gomes and Malcata, 1999). Dado el gran interés que se ha despertado a nivel mundial por el consumo de productos lácteos funcionales con adición de microorganismos probióticos (Bifidobacterium y Lactobacillus) es de gran interés que, además de estudiar los aspectos relacionados con la
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salud del consumidor, también se tengan en cuenta la seguridad del alimento y unas buenas propiedades sensoriales. Otro aspecto, en el que apenas recientemente se empieza a profundizar es el del crecimiento y metabolismo de cepas prebióticas en leche. La habilidad para metabolizar las proteínas de la leche y la lactosa varían considerablemente entre los microorganismos probióticos y deben ser estudiadas con más detalle (Østlie y cols., 2003). También sería muy benéfico que las cepas tuvieran una alta actividad de ß-galactosidasa y estabilidad bajo condiciones adversas como pH bajo, exposición a oxígeno y bajas temperaturas y en este aspecto, las bifidobacterias muestran una variabilidad muy grande (Hughes and Hoover, 1995). 4.4
ENSAYOS IN VITRO PARA SELECCIONAR PROBIÓTICOS POTENCIALES
Los ensayos in vitro son críticos para evaluar la inocuidad de los microbios probióticos, además, los ensayos in vitro son de utilidad para adquirir conocimiento sobre las cepas y el mecanismo del efecto probiótico. Sin embargo, los ensayos actualmente disponibles no son completamente adecuados para predecir la funcionalidad de los microorganismos probióticos en el cuerpo humano. También se señaló que los datos in vitro disponibles para cepas particulares no son suficientes para describirlas como probiótico. Los probióticos para uso humano requieren la confirmación de su eficacia con ensayos en seres humanos. Se recomiendan ensayos dirigidos a resultados específicos in vitro que se correlacionan con resultados in vivo. Por ejemplo, se mostró correlación entre la resistencia in vitro a las sales biliares con la supervivencia al paso por el estómago in vivo (Conway et al., 1987). En la Tabla 3 se muestra una lista de los principales ensayos in vitro actualmente utilizados para el estudio de las cepas probióticas. Todos estos ensayos requieren, sin embargo, validación mediante acción in vivo. Tabla 3.
Principales ensayos in vitro utilizados actualmente para el estudio de cepas
probióticas
Resistencia a la acidez gástrica Resistencia a los ácidos biliares Adherencia a mucosas y/o a células epiteliales humanas y líneas celulares Actividad antimicrobiana contra potenciales bacterias patógenas Capacidad para reducir la adhesión de agentes patógenos a superficies Actividad hidrolasa de sales biliares Resistencia a espermicidas (aplicable a probióticos para uso vaginal) 4.5
REQUERIMIENTOS
PARA PROBAR QUE UNA CEPA PROBIÓTICA ES INOCUA Y ESTÁ LIBRE DE CONTAMINACIÓN EN SU FORMA DE ENTREGA
Históricamente, los Lactobacillus y Bifidobacteria asociados con los alimentos fueron considerados inocuos (Adams & Marteau, 1995). Su aparición como comensales normales
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en la flora mamífera y su establecido uso inocuo en una diversidad de alimentos y productos suplementarios en todo el mundo apoyan esta conclusión. No obstante, los probióticos pueden, teóricamente, ser responsables de cuatro tipos de efectos colaterales (Marteau, 2002): a) b) c) d)
Infecciones sistémicas Actividades metabólicas perjudiciales Excesiva estimulación inmune en individuos susceptibles Transferencia de genes
Son pocas las correlaciones documentadas entre infecciones sistémicas y el consumo de probióticos y se realizaron en pacientes con condiciones médicas subyacentes. A continuación se presenta una lista (incluyendo algunos microbios usados en aplicaciones no alimentarías) de infecciones sobre las cuales se informó que estaban asociadas (no obstante, no necesariamente probado) al consumo de productos comerciales:
Dos casos de L. rhamnosus relacionados a un posible consumo de probióticos (Rautio et al. 1999; Mackay et al., 1999). Trece casos de infección fúngica por Saccharomyces debido a contaminación de catéter vascular (Hennequin et al., 2000). La infección por Bacillus asociados al consumo de probióticos incluye tres informes (Spinosa et al., 2000; Oggioni et al., 1998; Richard et al., 1988) que detallan siete casos de bacteriemia por B. subtilis, septicemia y colangitis, todos en pacientes con una enfermedad subclínica.
No fue informado ningún caso de infección por Bifidobacterium. El Enterococcus está surgiendo como una importante causa de infección hospitalaria y cada vez más los cultivos aislados son resistentes a la vancomicina. El Grupo de Trabajo reconoce que algunas cepas de Enterococcus presentan propiedades probióticas, y no pueden, al punto de ser incluidos en un producto, presentar resistencia a la vancomicina. No obstante, es obligación del fabricante probar que cualquiera sea la cepa probiótica, esta no constituye un riesgo significativo en lo que respecta a la transferencia de resistencia a los antibióticos u otra propiedad oportunista de virulencia. Debido a la importancia de asegurar la inocuidad, inclusive entre un grupo de bacterias consideradas generalmente como inocuas (GRAS), se recomienda que las cepas probióticas sean caracterizadas por lo menos con los siguientes ensayos: 1. Determinación de los patrones de resistencia a los antibióticos 2. Evaluación de ciertas actividades metabólicas (por ejemplo, producción de D-lactato, desconjugación de sales biliares) 3. Evaluación de efectos colaterales durante estudios en seres humanos
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4. Supervisión epidemiológica de incidentes adversos en los consumidores (después de la comercialización) 5. Si la cepa en estudio pertenece a una especie que se sabe que produce toxinas con efectos sobre mamíferos, debe realizase un ensayo para determinar la producción de toxina. Un posible esquema para el ensayo de la producción de toxinas fue recomendado por el EU Scientific Committee on Animal Nutrition (SCAN, 2000) 6. Si la cepa en estudio pertenece a una especie con conocido potencial hemolítico, se requiere la determinación de la actividad hemolítica. La evaluación de la falta de infectividad de una cepa probiótica en animales inmunocomprometidos agregaría más confianza en la inocuidad del probiótico. 4.6
ESTUDIOS IN VITRO USANDO ANIMALES Y SERES HUMANOS
En algunos casos, los modelos animales existen para dar validez a los efectos y a la determinación del mecanismo de acción del probiótico observados in vitro. El principal resultado de los estudios de eficacia de los probióticos debería ser el de beneficios comprobados en ensayos en seres humanos, tales como un mejoramiento significativo estadístico y biológico en la condición, síntomas, signos, bienestar o calidad de vida; reducción del riesgo de enfermedad o aumento del tiempo de recurrencia; o recuperación más rápida de la enfermedad. Cada beneficio debería tener una probada correlación con el probiótico ensayado. Los métodos estándares para ensayos clínicos están compuestos por:
Fase 1 (inocuidad), Fase 2 (eficacia), Fase 3 (efectividad), Fase 4 (supervisión).
Los estudios de Fase 2, generalmente realizados con un diseño de tipo aleatorio de doble anonimato controlado con placebo (DBPC), miden la eficacia comparada con un placebo. Además, los estudios de la Fase 2 miden los efectos adversos. Una recomendación general para el ensayo de alimentos probióticos es que el placebo debe estar constituido por el alimento portador desprovisto del probiótico ensayado. El tamaño de la muestra necesita ser calculado para los valores límites específicos. Diferencias estadísticamente significativas deben aplicarse a los resultados biológicamente relevantes. Los probióticos distribuidos en los alimentos generalmente no son ensayados en los estudios de Fase 3, que se refieren a una comparación con una terapia estándar. Cuando es hecha una declaración para un probiótico que altera el estado de una enfermedad, la declaración debería realizarse basada en una firme evidencia científica en seres humanos.
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En los estudios de Fase 2 y 3 es necesario reconocer el valor de las herramientas de evaluación de la calidad de vida comprobadas. Se recomienda que los ensayos en seres humanos sean repetidos por más de un Centro para la confirmación de los resultados. No debe experimentarse ningún efecto adverso relacionado a la administración de probiótico cuando se consideran alimentos. Se deben monitorear efectos adversos e informar los incidentes. Se recomienda que la información acumulada para mostrar que una cepa(s) es un probiótico, incluyendo la evidencia de los ensayos clínicos aparezca en publicaciones científicas o médicas reconocidas. Además es aconsejable la publicación de los resultados negativos dado que estos contribuyen a la completa evidencia para apoyar la eficacia probiótica. 5
DEFINICIÓN Y MEDICIÓN DE LOS BENEFICIOS DE LOS PROBIÓTICOS PARA LA SALUD
La utilización de probióticos lleva aparejados diversos efectos en la salud. Hay datos que demuestran en diversos grados la verificación de tales efectos, y hay informes que indican que ciertas cepas probióticas no tienen efectos clínicos en situaciones específicas (Andersson et al. 2001). Cuando se utilizan microorganismos probióticos a fin de conferir al huésped beneficios para la salud deben indicarse los regímenes de dosificación y duración recomendados por el fabricante de cada cepa o producto sobre la base de datos científicos y según lo aprobado en el país donde se vende. Aunque en la actualidad ésta no es la práctica habitual, se recomienda firmemente que se indicara la cantidad mínima diaria necesaria de cada producto a fin de que éste confiera beneficios específicos para la salud. Estos datos deberían, siempre que sea posible, ser el resultado de estudios in vitro, en animales (cuando sea pertinente) y en seres humanos.
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Figura 2.
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Influencia de las Bacterias Probióticas en la salud.
TIPOS DE PROBIÓTICOS
Existen diferentes grupos de probióticos y es importante no confundir los términos, porque hay grandes diferencias entre ellos. Así, se distinguen los probióticos naturales, los probióticos comercializados, los suplementos alimenticios que contienen probióticos y, por último, los productos medicinales o los agentes bioterapéuticos. 6.1
PROBIÓTICOS NATURALES
Están en la alimentación de todos los días, pero no siempre lo sabemos. En forma natural, los probióticos se encuentran en lácteos fermentados, como yogures, leche y quesos; vegetales fermentados -aceitunas, chucrut, soya, cereales-, productos cárnicos y pescados fermentados, y bebidas alcohólicas artesanales. Las bacterias viables de los productos lácteos descritos son las bífido-bacterias, los lactobacilos acidófilos y bulgaricus, y los estreptococos lactis y cremoris El problema es que es difícil usarlos en condiciones terapéuticas y en entornos médicos, porque se necesita guardarlos en frío y tienen una vida media, en buenas condiciones, limitada. Sin embargo, la principal limitante para su uso es que la cantidad de microorganismos que contienen es tan baja que habría que tomar varios litros de yogur cada día para obtener algún efecto médico, y eso no es viable, ya que a un paciente con gastroenteritis aguda no se le puede indicar que tome 2 litros de yogur al día. Entonces, estos productos pueden ser parte de una alimentación sana, pero no tienen eficacia terapéutica. Por otra parte, las bacterias del yogur no son resistentes a los ácidos gástricos y a la bilis, y ciertamente no resisten los antibióticos. Si se ingiere el antibiótico junto con el yogur los
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microorganismos morirán inmediatamente. No es que no haya que consumir yogur, pero no hay que esperar de él un efecto terapéutico 6.2
PROBIÓTICOS COMERCIALIZADOS
Figura 3.
Productos con probióticos.
La industria alimenticia ha descubierto muy recientemente, lo que llama la atención, que muchas poblaciones en el mundo han utilizado los probióticos naturales en su gastronomía diaria y en su cultura culinaria, y lo que ha hecho la industria, en la actualidad, es simplemente comercializar estos productos. Por ejemplo, distintas empresas han comercializado yogures naturales en formato comercial, a partir de diferentes cepas, como se aprecia desde una década que existen en el mercado productos que las contienen en forma más concentrada. Ejemplos de estos productos son “Uno al día” de Soprole y “Chamyto” de Nestlé También se están usando los probióticos en los alimentos para lactantes, para manipular la flora gastrointestinal de éstos, porque se ha demostrado que la flora gastrointestinal de los lactantes alimentados con fórmula es diferente de la de los que reciben leche materna. Por lo tanto, aquí el objetivo es desarrollar o emular el desarrollo de la flora normal de los lactantes con leche materna. Por ejemplo la leche Nan 2 La industria puede hacer esto, como lo demuestra un estudio realizado en tres grupos de recién nacidos que recibieron leche materna, fórmula láctea completa y fórmula láctea completa adicionada de bífido-bacterias, respectivamente. Los resultados indicaron que, al mes de edad, 60% de los lactantes con leche materna ya estaban colonizados, sobre todo por bífido-bacterias; con la fórmula normal sólo 20% estaban colonizados, pero con la leche fermentada también se había conseguido 60% Esto demuestra que es posible intervenir en el desarrollo de la flora gastrointestinal de los lactantes alimentados con fórmulas lácteas mediante la administración de fórmulas acidificadas; sin embargo, no significa que ellas tengan una eficacia terapéutica. 6.3
SUPLEMENTOS ALIMENTICIOS QUE CONTIENEN PROBIÓTICOS
Este grupo no es muy distinto de los alimentos comercializados que contienen probióticos. La única diferencia está en que el probiótico no está contenido en el alimento, sino que está
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encapsulado, separado. La persona toma una cápsula en vez de comerse un yogur, pero es lo mismo; da la impresión de que es un medicamento, pero no lo es. El producto se adquiere como bacteria viable, en forma seca, en gránulos o cápsulas en negocios de alimentos para la salud, y su distribución se rige por criterios de las leyes de alimentos, no de medicamentos. Parten de flora natural, pero no son resistentes a la mayoría de los antibióticos. A estos productos se les aplican diferentes leyes para evitar problemas como el engaño en las etiquetas; el contenido de la cápsula suele ser totalmente distinto de lo que aparece en la etiqueta, en cuanto a contenido microbiológico. Sin embargo, tampoco hay que esperar una eficacia terapéutica, contra los efectos benéficos que proclaman los fabricantes. Esto también rige en el caso de los productos genéricos, que no están estudiados, evaluados ni sometidos a controles de calidad. 6.4
PROBIÓTICOS QUE SE USAN EN MEDICINA
Agente bioterapéutico Es un probiótico con un efecto terapéutico probado, es decir, es un medicamento o fármaco. El uso de probióticos en medicina se conoce también con el nombre de “bioterapia”, término. Los agentes bioterapéuticos son microorganismos que tienen un efecto terapéutico demostrado, es decir, son medicamentos o fármacos, que para ser eficaces deben tener las características siguientes: deben ser resistentes a la gran mayoría de los antibióticos que se usan comúnmente, luego las cepas bacterianas probióticas son peligrosas cuando se usan en grandes cantidades. Deben tener efectos terapéuticos inmediatos. Deben tener efectos múltiples: inhibición de la adhesión de los patógenos, efectos de inmunomodulación, competencia con las toxinas por los receptores de éstas y, por supuesto, competencia por los nutrientes. 7
DECLARACIONES DE PROPIEDADES SALUDABLES Y ETIQUETADO
Actualmente, en la mayoría de los países se permite solo declaraciones generales de propiedades saludables sobre alimentos que contienen probióticos. Las declaraciones específicas de propiedades saludables deberían ser permitidas en las etiquetas y el material de promoción. Por ejemplo, una declaración específica que dice que un reduce la incidencia y severidad del rotavirus diarrea en niños sería más informativa para el consumidor que una declaración general que dice „mejora la salud intestinal‟. Esto está más de acuerdo con las Directrices Generales del Codex sobre Declaraciones de Propiedades (CAC/GL 1-1979 (Rev. 1-1991) para evitar la información engañosa. Se recomienda que la siguiente información sea descripta en la etiqueta:
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Denominación de género, especie y cepa. Número viable mínimo de cada cepa probiótica al final de su período de conservación. La cantidad de alimento sugerida debe proveer la dosis efectiva de probióticos relacionada con la declaración de propiedades saludables Declaración(es) de propiedad(es) saludable(s) Condiciones adecuadas de almacenamiento Datos del contacto de la empresa para información al consumidor.
MECANISMO DE ACCIÓN
Figura 4.
Mecanismos de acción de los probióticos.
En este grafico pueden apreciar las bacterias (protectoras) de color blanco y las bacterias de color negro las (patogénicas), es decir que generan enfermedad, infección y/o inflamación. Cuando hay suficientes bacterias protectoras, estas generan una capa protegiendo a la delicada mucosa intestinal de las bacterias que pueden adherirse y dañarla. Los probióticos ejercen acciones diversas sobre la salud mediante distintos mecanismos de acción. Actúan acidificando la luz intestinal, segregando sustancias que inhiben el crecimiento de microrganismos patógenos, consumiendo nutrientes específicos o uniéndose competitivamente a los receptores intestinales de forma que mantienen la flora intestinal y evitan la acción de gérmenes patógenos.
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Los probióticos aumentan la actividad de las hidrolasas de las sales biliares que se unen al colesterol y ayudan a su eliminación, por lo que tienen un efecto hipocolesterolémico. Mediante la producción de triglicéridos de cadena corta inhiben la síntesis de colesterol, lo redistribuyen desde el plasma al hígado y, por deconjugación de las sales biliares, el colesterol no se reabsorbe y es utilizado para la síntesis de novo de ácidos biliares. Los mecanismos de acción citados están siendo estudiados y reevaluados, ya que en algunos casos no se disponen de datos científicamente probados in vivo. Algunos efectos probióticos atribuidos a las bacterias lácticas están muy documentados, y se conoce su mecanismo de acción (como por ejemplo: la disminución de la intolerancia a lactosa) mientras que otros, como las propiedades antitumorales o el efecto hipocolesterolémico, requieren mayores estudios in vitro y en modelos experimentales para poder confirmar el modo de acción. Varios mecanismos de acción han sido propuestos para los probióticos. En diarrea actúan por: a) Estimulación de la producción intestinal de moco impidiendo la penetración del patógeno en la mucosa. b) Efecto bactericida de las bacteriocinas, peróxido de hidrógeno y biosurfactantes. c) Prevención de la adherencia del patógeno. d) El L Plantarum actúa al impedir la unión de la E. Coli a la célula epitelial (Caco-2), reduciendo la respuesta secretora intestinal. Otros mecanismos de acción demostrados han sido: a) Estimular componentes que destruyen los patógenos. b) Disminuir el pH intestinal, estimulando la producción de ácido láctico y favoreciendo la producción de bacterias benéficas. c) Realzar la respuesta inmune en general. d) Competir con bacterias patógenas por los sitios de unión a receptores y los nutrientes necesarios para el crecimiento bacteriano 8.1
INTOLERANCIA A LA LACTOSA
Uno de los efectos probióticos más consistentes y reproducibles es la disminución de los síntomas asociados con la mala absorción de lactosa. La intolerancia congénita a lactosa es causada por una deficiencia en la enzima b-galactosidasa (b-gal) a nivel intestinal, resultando así en la imposibilidad de digerir este disacárido. Los individuos que la padecen desarrollan diarrea, flatulencia, dolor abdominal e incluso fiebre luego del consumo de leche, aunque los síntomas varían con el grado de intolerancia. Estudios en humanos demostraron que la lactosa en el yogur (producto fermentado) es asimilada más fácilmente que la misma cantidad presente en la leche
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Estos resultados se deben a un aumento de la actividad b-gal luego de la ingesta de yogur, cuyo origen es microbiano y no de mucosa. Algunos estudios demostraron que si bien las bacterias lácticas (BAL) presentes en el yogur no necesitan estar viables para favorecer la asimilación de lactosa, es importante que las células permanezcan intactas durante el pasaje gastrointestinal para proteger a la enzima b-gal. Este efecto probiótico comprende la disminución de la concentración de lactosa en el producto fermentado (debido al crecimiento y metabolismo microbiano) y al suministro de la enzima b-gal en el lumen intestinal. 8.1.1
Efecto Inmunomodulador
Las propiedades benéficas de las cepas probióticas en el intestino justifican su inclusión en los productos lácteos fermentados, especialmente aquellas relacionadas con el sistema inmune. Al respecto, es deseable que las BAL en los AF sean capaces no sólo de inducir una inmunoestimulación a nivel de mucosas, sino también de garantizar la ausencia de efectos colaterales tales como la translocación microbiana (pasaje a través de la mucosa intestinal hacia órganos extraintestinales como hígado y bazo) y la alteración de la permeabilidad intestinal debido a una respuesta inflamatoria exacerbada. Por este motivo es imprescindible evaluar la habilidad de la cepa probiótica para interactuar con el intestino y con las células inmunes asociadas a éste. Por ejemplo, la mezcla de bacterias utilizadas para la elaboración del Queso Fresco Probiótico fueron capaces de interactuar con los sitios de inducción más importantes del intestino delgado (placas de Peyer) e intestino grueso (nódulos linfoides mesentéricos) y mantener la relación de Linfocitos T CD4+/CD8+, sin producir efectos secundarios o colaterales tales como el incremento de la respuesta inflamatoria mediada por la actividad citotóxica de LT CD8+ (6, 12, 13). De esta manera se logra aumentar la resistencia inespecífica del huésped y facilitar la exclusión de patógenos del intestino. 8.2
EFECTO HIPOCOLESTEROLÉMICO
Un efecto probiótico importante, de posible aplicación en el área médico-nutricional, es la capacidad de algunas cepas BAL de reducir el colesterol sérico. Este compuesto es precursor de ácidos biliares y hormonas esteroides y un componente importante de la membrana celular de los organismos eucariotas superiores. En el hombre, dos tercios del colesterol plasmático total están esterificados y el resto circula en la membrana de los glóbulos rojos. Un 60-70% es vehiculizado por las lipoproteínas de baja densidad (LDL), el 20-30% por las de alta densidad (HDL) y el 510% restante por las lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL). Aún cuando el colesterol es imprescindible para la vida, su exceso es un factor de riesgo en el desarrollo de la ateroesclerosis y otras enfermedades coronarias. Datos estadísticos recientes revelan que una disminución de colesterol en sangre reduce la incidencia de muerte por afecciones coronarias en poblaciones con dietas ricas en grasa. En la Argentina, un 46% de las
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defunciones son consecuencia de enfermedades cardiovasculares, siendo los hombres más susceptibles que las mujeres. Además, un 30-40% de la población padece hipercolesterolemia. En la actualidad existen diversas drogas para el tratamiento de esta anomalía, ya sea inhibiendo la 3-hidroxi-3 metilglutaril coenzima A reductasa (cataliza la formación de mevalonato), aumentando la excreción biliar neta por interrupción de la circulación enterohepática de la bilis, o inhibiendo la lipasa pancreática. Sin embargo, los efectos colaterales derivados de las mismas llevan a replantear su uso terapéutico y la posibilidad de usar BAL con efecto hipocolesterolémico como reguladores biológicos, lo que resultaría en un tratamiento más natural de la hiperlipemia. Esta hipótesis se generó a partir de un relevamiento sanitario efectuado en la tribu Massai que reveló niveles de colesterol inferiores al valor promedio normal. Los investigadores relacionaron este fenómeno con el consumo de leches fermentadas (alimento base de la tribu) y la presencia de una cepa silvestre de lactobacilo que llevaba a cabo el proceso de fermentación natural. Estudios posteriores son contradictorios y se informan efectos transitorios o difícilmente extrapolables a condiciones normales de consumo de lácteos fermentados. Por ejemplo, se observó un 10-12% de reducción de colesterol sérico en adultos con la ingesta continuada de yogur, efecto que sólo se mantuvo durante dos semanas. Resultados similares en humanos fueron obtenidos con la ingesta de grandes dosis (680 a 5.000 ml/día) de otras leches fermentadas y en animales de experimentación hipercolesterolémicos luego del suministro de leche fermentada con S. thermophilus (ratas) y con L. acidophilus (cerdos). En todos estos estudios, el efecto hipolesterolémico fue transitorio, no obstante usarse elevadas dosis de BAL viables (108-1010 células). Taranto y col. pusieron en evidencia el efecto hipocolesterolémico de la cepa L. reuteri CRL 1098 en un modelo experimental animal hipercolesterolémico. Se comprobó la efectividad del probiótico administrado en forma terapéutica y preventiva a muy baja dosis (104 cfu/dia) sin efectos colaterales, obteniéndose con los tratamientos mencionados una disminución significativa (P
