Actividad biológica de microorganismos probióticos

En los últimos años, numerosos estudios in vitro e in vivo han demostrado la capacidad de

las bacterias lácticas, para interferir con el crecimiento y virulencia de diversos patógenos, permitiendo su aplicación en la bio-preservación de alimentos, consiguiendo la ampliación de la vida útil y la seguridad frente a las bacterias que pueden afectar la salud de los consumidores (Cocconier y col., 1997; Collado y col., 2008; Vásquez Mejía y col., 2009). Además también pueden ser útiles para incluir en alimentos y combatir los patógenos entéricos en humanos y animales actuando como probióticos (Shu & Gill, 2002; Neal- McKinney y col., 2012).

Dentro de los posibles mecanismos de acción que han sido descriptos para los microorganismos probióticos podrían mencionarse la prevención de la colonización de patógenos proporcionando una barrera física o mediante la producción de ácidos orgánicos, como parte de su metabolismo, disminuyendo el pH del medioambiente intestinal afectando la supervivencia de bacterias patógenas (Marteau y col., 2004; Schiffrin & Blum, 2002) o mediante la competencia con los patógenos por los nutrientes disponibles (Cummings & Macfarlane, 1997). También estos microorganismos podrían ejercer su efecto benéfico mediante la producción de bacteriocinas y/o sustancias antimicrobianas no peptídicas (Gusils y col., 2003). Se ha demostrado que ciertos microorganismos probióticos favorecen el mantenimiento de la barrera epitelial mediante el aumento de la integridad de las uniones estrechas apicales, por ejemplo, a través de la regulación positiva de la expresión de genes que codifican las proteínas de las uniones estrechas (Zyrek y col., 2007; Anderson y col., 2010; Stetinova y col., 2010; Hummel y col., 2012). Otra manera mediante la cual pueden reforzar el efecto barrera es mediante la estimulación de la liberación de mucus por las células caliciformes (Caballero-Franco, 2007) y defensinas (pequeños péptidos/proteínas activas contra bacterias, hongos y virus) por células epiteliales (Furrie y col., 2005).

Asimismo, los probióticos, principalmente bacterias lácticas y bifidobacterias, producen un efecto positivo sobre el sistema inmune, actúan eficazmente en la prevención de diversos desordenes gastrointestinales y promueven la protección del huésped (Fooks & Gibson,

Los probióticos poseen un amplio espectro de efectos inmunomoduladores ya que son capaces de actuar sobre la inmunidad innata y la adquirida. Las células epiteliales y las células del sistema inmune innato poseen receptores celulares capaces de discriminar entre la microbiota comensal y la patógena, induciendo la síntesis de distintos mediadores de la respuesta inmune innata (citoquinas, quimioquinas, moléculas de adhesión, etc.) y de adecuadas respuestas adaptativas destinadas a combatir a los patógenos (Werner & Haller, 2007; Hemarajata & Versalovic, 2013). Los probióticos actúan mediante la estimulación del sistema inmune innato por señalización a través de células dendríticas, que luego viajan a los ganglios linfáticos mesentéricos y conducen a la diferenciación de células T en T regulatorias (involucradas en la regulación/supresión de la inflamación) y la producción de

citoquinas anti-inflamatorias, incluyendo IL-10 y TGF- _{. Algunos probióticos (o sus}

productos) también pueden prevenir o disparar una respuesta inmune innata mediante la

producción de TNF- por las células epiteliales e inhibir/activar la vía NF-kB en macrófagos

y amortiguar/aumentar la respuesta inmune del huésped al influir en la producción de IL-8 y el reclutamiento posterior de células inmunes a los sitios de lesión intestinal (Figura 2.1). En ciertas situaciones patológicas, los probióticos pueden actuar sobre la respuesta inmunitaria antígeno-específica estimulando la proliferación de linfocitos y fagocitos, así como también la producción de citoquinas proinflamatorias (Chiang y col., 2000; Villena & Kitasawa, 2014).

Figura 2.1: Principales mecanismos de acción de los probióticos. A. Prevención de la colonización de patógenos. B. Producción de sustancias antimicrobianas. C. Mantenimiento de la barrera epitelial. D. Aumento de la producción de mucus. E. Estimulación del sistema inmune favoreciendo la diferenciación de células T en Treg. F. Efecto sobre el sistema inmune atenuando o bien desencadenando una respuesta inmune innata. Abreviaturas: Mφ: macrófago Nφ: neutrófilo Treg: Célula T regulatoria. Esquema adaptado de Gareau y col., 2010.

Las propiedades de una cepa probiótica con respecto a su actividad inmunoestimuladora o bien inmunosupresora deben estar bien definidas para su adecuada aplicación (Perdigón y col., 2002). Existen numerosos reportes donde se describe el uso de microorganismos para el tratamiento de diferentes afecciones de base inmunológica como las alergias (Pelto y col., 1998; Kirjavainen y col., 2002), enfermedades inflamatorias intestinales (Lyra y col., 2010;

Lee y col., 11 , enfermedad celiaca (D’Arienzo y col., 9 , etc. En estas patologías podría

llegar a ser de utilidad la presencia de microorganismos que sean capaces de disminuir la respuesta proinflamatoria generada en intestino.

PROBIÓTICO _{antimicrobiana}Sustancia Célula dendrítica

Célula epitelio intestinal PATÓGENO ↑ Inflamación ↓ Inflamación A B C E D F

De acuerdo a la evidencia presentada en los últimos años, los polisacáridos producidos por las bacterias lácticas y bifidobacterias podrían tener implicancia en la modulación de la respuesta inmune, habiéndose demostrado este efecto para el kefiran (Vinderola y col., 2005, 2006a, 2006b; Wu y col., 2010; Medrano y col., 2011), así como también para EPS producidos por otros lactobacilos (Murofushi y col., 2015; Sasaki y col., 2015) y bifidobacterias (Fanning y col., 2012; Salazar y col., 2014). Asimismo otros autores asociaron la actividad inmunomodora de leches fermentadas con lactobacilos a los metabolitos y los péptidos producidos durante el proceso de fermentación (Gill y col., 2000; LeBlanc y col., 2004; Zagato y col., 2014), demostrando la relevancia de los metabolitos microbianos en el efecto benéfico. En el año 2012, Tsilingiri y col. en un novedoso modelo

experimental ex-vivo analizaron el efecto de la incubación de microorganismos probióticos

del género Lactobacillus y sus respectivos productos metabólicos sobre tejido intestinal de

pacientes humanos sanos y con enfermedad inflamatoria. Encontraron que la adición de probiótico sobre un tejido inflamado produjo un aumento de la permeabilidad facilitando la translocación bacteriana y en consecuencia, los microorganismos normalmente inofensivos, empeoran el cuadro de inflamación. Sin embargo, la incubación de los tejidos patológicos con los sobrenadantes de cultivo de los probióticos redujo significativamente la secreción de

citoquinas proinflamatorias. Estos autores definieron el concepto de postbiótico

refiriéndose a los productos de fermentación generados por microorganismos probióticos sugiriendo que podrían utilizarse como un agente antiinflamatorio con potencial aplicación terapéutica en pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal.