PROGETTO PROBIOTICI E PREBIOTICI 0 1 SOMMARIO Probiotici 2 • L’ecosistema intestinale 2 • La microflora intestinale 4 • Cosa sono i Probiotici 6 • Potenziali rischi di infezioni da Probiotici 9 • Principali effetti positivi dei Probiotici 9 • Principali utilizzi clinici dei Probiotici 12 Prebiotici 14 • Fruttooligosaccaridi (FOS o fruttani) 14 • Inulina 16 • Alcol zuccheri 16 Simbiotici 17 Criteri di scelta e parametri per la creazione delle Indicazioni Intesa 18 Bibliografia 21 Aggiornamento 24 2 3 Probiotici L’ecosistema intestinale Il tratto gastrointestinale umano non solo va considerato un organo di grandi dimensioni (la sua superficie interna è simile a quella di un campo da tennis), ma anche un importante ecosistema. L’ecosistema intestinale presenta tre componenti maggiori, in continuo contatto ed interazione: le cellule dell’ospite, i batteri ed i nutrienti. Il passaggio dei nutrienti nel tratto gastrointestinale richiede 55-72 ore, di cui la maggior parte (in media 56 ore) sono richieste per il transito colico. La superficie interna del tratto intestinale è rivestita da una mucosa formata da cellule epiteliali; l’epitelio intestinale è a sua volta rivestito da un gel mucoso, di cui si possono riconoscere due strati, uno esterno ed uno interno. Lo strato interno, formato da un gel idrosolubile, è a diretto contatto con le cellule dell’epitelio intestinale; lo strato esterno, più viscoso, è sovrapposto all’interno ed è contaminato da batteri ed altre sostanze. Lo spessore di questo gel mucoso è variabile nelle diverse parti dell’intestino. Il muco è formato in continuazione dalle cellule globose per proteggere l’epitelio, ed è costituito da polimeri di mucina, lunghe catene peptidiche glicosilate. Nell’uomo la glicosilazione avviene con 21 tipi diversi di Oligosaccaridi, che interagiscono poi tra di loro determinando la formazione di un gel. Questi Carboidrati non solo rappresentano dei nutrienti per la microflora, ma sono anche il sito di legame per biomolecole quali tossine microbiche. Pertanto la presenza o assenza di questi “recettori” è importante per determinare la resistenza dell’ospite alle infezioni. La struttura dei Carboidrati presenti sulla superficie della mucosa è detto “repertorio di Carboidrati” dell’ospite. Esso è controllato geneticamente, e rappresenta uno dei modi attraverso cui l’ospite può controllare la propria microflora intestinale: infatti, il tipo di Carboidrati del repertorio gioca un ruolo fondamentale nell’adesione dei batteri, perché le adesine batteriche si legano a specifici Carboidrati. Inoltre, a seconda del tipo di Oligosaccaridi presenti, il muco ha diversa attività antigenica. 2 Una caratteristica peculiare dell’epitelio dell’intestino è la sua rapida esfoliazione: nel giro di 2-3 giorni da quando la cellula epiteliale viene generata nelle cripte dei villi, essa migra verso l’apice e va incontro all’esfoliazione. Durante questa esfoliazione, alcune cellule possono differenziarsi in cellule globose, che producono la mucina della barriera di muco, o in M cellule. Un altro tipo di cellule, invece, si distingue per la sua migrazione controcorrente (ossia verso il fondo della cripta): sono le cellule del Paneth, che producono Lisozima, Defensina e Fosfolipasi A2, e rappresentano un’ulteriore difesa dell’ospite verso microrganismi invasivi. Il sistema immunitario è rappresentato nell’intestino dalle placche del Peyer, che comprendono aree di Linfociti B e T, coperti da cellule M. Quest’ultime non solo sono cellule immunitarie, ma agiscono anche come area recettoriale per microrganismi, quali poliovirus, ed altri agenti infettivi. Le cellule M comunicano con il tessuto linfoide e contribuiscono al controllo del sistema immunitario. La microflora intestinale è una enorme fonte di antigeni; nell’intestino la concentrazione di cellule che producono immunoglobuline è 1010 ed il 70-80% delle IgG, generate dall’organismo umano, è prodotto a questo livello. Il sistema immunitario intestinale è continuamente stimolato dalla microflora, ma in circostanze normali tutto è tenuto sotto controllo, ossia si ha una “infiammazione fisiologica”. Alcuni microorganismi non sono immunogeni nel senso stretto del termine, e si può considerare che determinino una sorta di “immunotolleranza”. Alcuni Linfociti B, che producono IgA in grado di rimuovere gli antigeni batterici in maniera non infiammatoria, vengono attivati selettivamente. E’ dimostrato che i microrganismi ricoperti da queste IgA sono comunque in grado di colonizzare l’intestino. 3 La microflora intestinale La microflora intestinale è un’enorme biomassa formata da batteri di circa 400 specie diverse, con una concentrazione che va da 103 ufc/g di contenuto intestinale (ufc: unità formanti colonie) nel tenue prossimale fino a 1010-1013 ufc/g di contenuto intestinale dopo la valvola ileocecale. Questa enorme popolazione ha un’intensa attività metabolica. Durante lo svezzamento avviene il grande cambiamento a livello della microflora intestinale, che incomincia a configurarsi come quella dell’adulto, ossia con una prevalenza di batteriodi ed altri batteri Gram negativi (a parte nel tenue prossimale, dove la prevalenza è dei Gram positivi). Nell’adulto, la microflora è caratterizzata da una prevalenza di batteri asporigeni, anaerobi obbligati, tra cui i principali Gram negativi sono batteriodi e fusobatteri, mentre tra i Gram positivi predominano i bifidobatteri. Come tutti gli esseri viventi, anche i batteri della microflora hanno bisogno di nutrirsi; per farlo, usano i nutrienti che arrivano loro indigeriti, quali Carboidrati, Proteine, Lipidi, che utilizzano grazie a processi di fermentazione. Sebbene solitamente si parli di fermentazione dei Carboidrati, in realtà tutti i nutrienti possono essere fermentati. La fermentazione dei Carboidrati da parte dei batteri anaerobi produce Acidi Grassi a catena corta (SCFA) che, trasportati attraverso le cellule epiteliali del colon, sono responsabili di molti effetti fisiologici, quali il controllo del metabolismo epatico di Lipidi e Carboidrati, e la capacità di fornire energia per fegato, rene, cuore e cervello. Il metabolismo batterico ha anche altri aspetti positivi per l’ospite, quali l’idrolisi delle Proteine a peptidi ed aminoacidi, l’idrolisi dei Lipidi e la produzione di Vitamine. Il metabolismo della microflora ha anche effetti negativi quali l’inattivazione di alcuni farmaci e la produzione di metaboliti tossici o cancerogeni. Per questo i batteri della microflora vengono divisi in utili, dannosi ed indifferenti. La microflora intestinale “utile” influenza l’ospite sotto diversi aspetti: - anatomia e fisiologia del tratto digestivo: gli animali “germ-free” hanno un cieco disteso ed una mucosa sottile; - velocità del transito: più lento negli animali “germ-free”; 4 - biochimica dell’intestino: per azione della microflora avvengono reazioni metaboliche quali la produzione di Acidi Grassi a corta catena, la conversione della bilirubina ad urobilinogeno, la trasformazione dei sali biliari e la conversione del colesterolo a coprostanolo; - modulazione dell’attività immunitaria. Inoltre la normale microflora impedisce ai batteri patogeni di colonizzare l’intestino (resistenza alla colonizzazione o effetto barriera). Ciò è dovuto a meccanismi indiretti (aumento della velocità di transito e modulazione del sistema immunitario dovuti alla normale microflora) e ad effetti diretti. Questi ultimi, che rendono difficile ad altri microrganismi l’impiantarsi a livello dell’intestino, dipendono da: - competizione (per i nutrienti, per lo spazio); - amensalismo, dovuto alla produzione da parte di una specie microbica di sostanze che sono tossiche per un’altra specie microbica. Ad esempio, gli acidi grassi a corta catena prodotti dai batteri anaerobi obbligati inibiscono la crescita degli aerobi facoltativi e di batteri patogeni quali la Salmonella; - effetto predatorio: una specie microbica consuma un’altra specie di dimensioni più piccole; - parassitismo: un tipo di batteri uccide un altro tipo di dimensioni maggiori (es.: batteriofagi infettanti altri batteri). I meccanismi che regolano la funzione barriera della microflora non sono completamente conosciuti, soprattutto per ciò che riguarda l’influenza su di essa dell’alimentazione e dell’uso dei probiotici. E’ stato rilevato che una dieta ricca in Carboidrati non glicemici (quelli che in passato erano chiamati “fibre alimentari”) facilita la presenza di Bifidobatteri e di Lattobacilli, mentre un’alimentazione ricca di grassi e carne aumenta la presenza dei cosiddetti batteri putrefattori, che possono portare alla formazione di sostanze cancerogene. Tuttavia cambiamenti anche drastici della dieta non modificano fortemente la microflora intestinale, in quanto i batteri hanno la possibilità di utilizzare diversi nutrienti come substrato, e quindi si adattano piuttosto bene e rapidamente alle modificazioni dietetiche dell’ospite. 5 A tutt’oggi, molto pochi sono gli studi sull’influenza di altri fattori ambientali, quali la temperatura, il clima, l’attività fisica, l’età e lo stress, sulla microflora intestinale. La maggiore causa di alterazione della microflora batterica è la terapia antibiotica, che determina diarrea o colite nel 5-30% dei casi. La raccomandazione di mantenere una corretta microflora intestinale si basa principalmente sul fatto che, a fronte di una diminuzione dei batteri utili presenti, diviene molto più facile per le specie patogene il colonizzare l’intestino, e quindi favorire l’insorgenza di un’infezione non solo a livello intestinale ma anche extraintestinale (fegato e vie biliari, vie genito-urinarie, ecc). Cosa sono i Probiotici I Probiotici possono essere definiti come “ingrediente alimentare composto da batteri vivi che, se consumato in sufficiente quantità, esercita effetti positivi sulla salute dell’ospite al di là del semplice effetto nutrizionale”. Il Ministero della Salute ha indicato come batteri Probiotici quelli riportati in tabella 1, ma nuovi ceppi batterici vengono continuamente scoperti, e possono essere riconosciuti come Probiotici a fronte di una precisa documentazione. Molti dei Probiotici in commercio contengono Lattobacilli, detti anche “fermenti lattici” in quanto producono Acido Lattico dalla fermentazione di substrati zuccherini. La loro presenza nella normale microflora è di solito bassa, di alcuni ordini di grandezza inferiore a quello dei Bifidobatteri, che peraltro sono soltanto una piccola percentuale della normale microflora. Pertanto il maggiore dubbio che rimane, a riguardo dei Lattobacilli come Probiotici, è se una popolazione così piccola sia in grado di avere un’influenza sull’intestino. I Bifidobatteri, che producono Acido Acetico ed Acido Lattico, sono meno presenti nei preparati Probiotici, in quanto sono meno conservabili, ma hanno il vantaggio di superare meglio la barriera gastrica. Questo riporta al concetto che, per essere efficaci, i batteri Probiotici devono riuscire a superare la resistenza alla colonizzazione dell’intestino: per fare questo, devono raggiungere l’intestino in un numero sufficientemente elevato, e crescere con una rapidità sufficiente a competere con la flora batterica già residente. 6 LATTOBACILLI Aggregato Lactobacillus acidophilus (L. gasseri, crispatus, amylovorus, gallinarum, johnsonii) Aggregato Lactobacillus casei (di L. paracasei, rhamnosus) Lactobacillus reuteri Lactobacillus salivarius Lactobacillus plantarum Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Streptococcus thermophilus BIFIDOBATTERI Bifidobacterium longum Bifidibacterium bifidum Bifidobacterium breve Bifidobacterium infantis Bifidobaterium animalis Bifidobacterium lactis ALTRI Saccharomyces boulardi Propionibacterium spp Enterococcus faecium Tabella 1: principali batteri riconosciuti come Probiotici dal Ministero della Salute Il Ministero della Salute definisce le caratteristiche essenziali che devono possedere i microrganismi Probiotici: • devono essere di provenienza intestinale, e più precisamente i microrganismi Probiotici devono essere normali componenti della microflora dell’intestino umano in condizioni di salute; • devono essere assolutamente sicuri per l’impiego nell’uomo senza causare effetti collaterali specialmente in pazienti debilitati o immunocompromessi; • devono essere attivi e vitali alle condizioni ambientali che sono presenti a livello intestinale; 7 • devono essere resistenti ad un basso pH, al succo gastrico, alla bile ed al succo pancreatico; • devono essere in grado di persistere, almeno temporaneamente, nell’intestino umano. Inoltre, sempre secondo il Ministero, i microrganismi Probiotici possono avere attività nel: • sintetizzare sostanze ad azione antimicrobica. La possibilità di sintetizzare sostanze ad attività antibatterica come batteriocine, sostanze con azione simile alle batteriocine, Acido Lattico e Perossido di Idrogeno, conferisce ad alcuni microrganismi una vera e propria attività antimicrobica diretta; • stimolare la risposta del sistema immunitario intestinale (GALT: Gut Associated Lymphoid Tissue) per proteggere, in maniera indiretta, l’ospite dall’insediamento e/o dal raggiungimento di livelli numerici pericolosi da parte dei germi patogeni presenti nell’intestino. E’ stato dimostrato che alcuni batteri sono in grado di aumentare il titolo di IgA, l’attività macrofagica e il numero di cellule killer, cellule T, Interferone ed Interleuchine; • migliorare e stabilizzare la funzione di barriera intestinale (es. costituzione di un biofilm protettivo, diminuzione della permeabilità intestinale, ecc.). Occorre sottolineare, parlando di sicurezza per l’uomo, che in presenza di condizioni opportune, teoricamente, anche un Probiotico può causare infezioni. Tuttavia per il momento nessuna infezione clinica è stata sicuramente ricondotta all’utilizzo di Probiotici, e quindi si può dire che il rischio è estremamente basso, considerando anche che tutti i Probiotici sono sensibili agli antibiotici. In particolare, i Lattobacilli sono comuni commensali dell’uomo, praticamente presenti in tutte le parti non sterili del corpo umano. In modo particolare colonizzano intensamente la bocca, il tratto gastro-intestinale e l’area vaginale. Sono considerati microrganismi saprofitici privi di ogni patogenicità dimostrata dal loro largo impiego nella preparazione, da tempi immemorabili, di alimenti fermentati come ad esempio yoghurt, formaggi, salami, crema, burro e vino con la fermentazione malolattica; sono pertanto considerati come GRAS, ossia Generally Regarded As Safe. 8 I potenziali rischi di infezione da Probiotici sono riportati nella seguente tabella. ORGANISMO POTENZIALE INFEZIONE Lactobacillus Principalmente non patogeno, qualche infezione oppor-tunistica (solitamente in pazienti immunocompromessi) Lactococcus Principalmente non patogeno Leuconostoc Principalmente non patogeno, alcuni isolati casi di infezione Streptococcus Principalmente non patogeni gli streptococchi orali (Streptococcus thermophilus incluso); alcuni possono causare infezioni opportunistiche Enterococcus Alcuni ceppi sono patogeni opportunistici con attività emolitica e resistenza agli antibiotici Bifidobacterium Principalmente non patogeno, alcuni casi isolati di infezione umana Saccharomices Principalmente non patogeno, alcuni casi isolati di infezione umana Tabella 2: potenziali rischi di infezione da Probiotici Le principali azioni positive dei Probiotici sono riportate nella sottostante tabella. Sintesi di Vitamine Vitamine K, B2, B12, Acido Pantotenico, Acido Folico e Biotina. Non è però ancora stata determinata l’entità dell’assorbimento di queste Vitamine, per cui rimane necessario un apporto nutrizionale. Sintesi di Acidi Grassi a catena Acido Acetico, Propionico e Butirrico. corta (SCFA) Quest’ultimo, in particolare, non solo è utilizzato dagli enterociti a scopo energetico, ma sembra ridurre il rischio di trasformazioni in senso neoplastico. Aumento della digeribilità del Meccanismo non chiarito, forse stimolazione della Lattosio nei soggetti intolleranti lattasi residua da parte dei batteri. Aumento della digeribilità dei Idrolisi dei Trigliceridi alimentari in Acidi Grassi e Lipidi Glicerolo. Aumento della digeribilità delle Proteolisi delle Proteine alimentari. Proteine 9 Riduzione del riassorbimento Gli Acidi biliari primari vengono ridotti a secondari, con degli Acidi biliari conseguente minore assorbimento e riciclo tramite il circolo enteroepatico. La riduzione del pool degli Acidi biliari disponibili ne determina una maggiore sintesi epatica a partire dal colesterolo, con sua conseguente eliminazione. Eliminazione di sostanze Diversi meccanismi. potenzialmente tossiche Riduzione della possibilità di Per competizione, amensalismo, effetto predatorio, colonizzazione dell’intestino da parassitismo (vedi pag. 4). parte di germi patogeni Una terapia con Probiotici pare aumentare la resistenza alla colonizzazione da parte di patogeni quali Helicobacter pilori, Salmonella sp., Clostridium difficile e l’infezione da Rotavirus. Effetto protettivo sulla mucosa Sia legandosi a particolari Glicoproteine della mucina, intestinale e quindi impedendo il legame alle stesse dei batteri patogeni, sia ispessendo la barriera costituita dalla mucosa. Stimolazione del sistema Sia stimolando l’immunità di tipo umorale (aumento di immunitario dell’intestino produzione di IgA), sia quella cellulo-mediata (stimolazione dell’attività fagocitaria dei macrofagi, proliferazione dei linfociti T). Tabella 3. Principali effetti positivi dei Probiotici 10 Un'altra importante azione dei Probiotici è collegata al ruolo della microflora nelle allergie alimentari. La funzione immunitaria dell’intestino si incentra su due risposte specifiche: 1. risposta di protezione/soppressione, che previene la risposta immunitaria alle proteine alimentari ed evita le ipersensibilità; 2. induzione di specifiche risposte immunitarie attraverso la produzione di IgA, che sono secrete nel lume ed hanno un ruolo fondamentale nell’impedire la colonizzazione da parte dei patogeni. La sintesi di anticorpi richiede la cooperazione di tre diversi tipi di cellule: le cellule B ed i macrofagi, che catturano l’antigene, lo digeriscono e lo presentano ai linfociti T helper (Th). I linfociti Th inviano segnali, tramite citochine, ai linfociti B: il tipo di segnale inviato determinerà il tipo di anticorpo prodotto dai linfociti B: IgG, IgA o IgE. Ci sono diversi tipi di linfociti Th, che producono diversi tipi di citochine. I Th1 producono Interferone α, e sono poco coinvolti nella produzione di anticorpi, mentre i Th2 inducono la produzione da parte dei linfociti B di IgG1. Gli interventi di Th1 e Th2 si escludono a vicenda. Specifici segnali determinano il differenziamento dei linfociti T in Th1 o Th2, secondo un equilibrio ben preciso: quando questo equilibrio Th1/Th2 viene a mancare si può avere una malattia allergica. I Probiotici favoriscono una differenziazione dei linfociti in Th1, attenuando le risposte atopiche. Altre motivazioni degli effetti positivi dei Probiotici verso le allergie alimentari possono essere: • la degradazione di molecole alimentari potenzialmente antigeniche, • l’aumentata produzione di IgA verso antigeni dannosi, • la normalizzazione della permeabilità della mucosa intestinale agli antigeni alimentari. Dalle molteplici funzioni ascrivibili ai Probiotici si può facilmente intuire come sia vasta la loro possibilità di utilizzo clinico: le principali patologie in cui è razionale una terapia con Probiotici sono riassunte in tabella 4. L’efficacia dell’utilizzo dei Probiotici varia a seconda della patologia considerata, e per alcune condizioni patologiche il trattamento con Probiotici va considerato un coadiuvante ad altre terapie. 11 La valutazione dell’efficacia del trattamento con Probiotici nelle diverse patologie esula dagli scopi di questa monografia, comunque quelle citate in tabella 4 sono tutte patologie in cui studi clinici hanno evidenziato miglioramenti grazie all’uso dei Probiotici. Alterazioni della funzione intestinale Stitichezza Alvo alterno Meteorismo Sindrome del colon irritabile Patologie infettive Diarrea da Rotavirus Diarrea del viaggiatore Diarrea da antibiotici Altre forme di diarrea infettiva Infezione da Helicobacter pilori Patologie infiammatorie Morbo di Crohn Colite ulcerosa Pouchite Colite da raggi Diverticolite Altre patologie Allergie alimentari Intolleranza al Lattosio Ipercolesterolemia Tabella 4. Principali utilizzi clinici dei Probiotici A fronte dell’efficacia dell’intervento con Probiotici rimane la loro caratteristica fondamentale di essere “prodotti vivi”, cioè di presentare, per tutto il periodo dalla produzione al consumo, un elevato numero di microrganismi vivi. Durante la conservazione tutti i microrganismi Probiotici subiscono una diminuzione nel numero di cellule vive e questo in dipendenza di diversi fattori quali, in particolare: - le caratteristiche generali di specie e di ceppo; - la temperatura di conservazione; - il valore di pH; - il contenuto in ossigeno; 12 - la velocità di autolisi cellulare; - la durata della conservazione. I Bifidobatteri hanno elevata sensibilità a questi fattori, pur con differenze da specie a specie e da ceppo a ceppo, mentre ad elevata tolleranza è la specie Enterococcus faecium ed in second’ordine, ad esempio, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum e Streptococcus thermophilus. E’ impossibile fornire una indicazione esatta di quanti batteri sono necessari per ottenere la colonizzazione dell’intestino, perché sono molti i fattori che influenzano la colonizzazione: la specie di microrganismo impiegato, le sue caratteristiche probiotiche, lo stato di vitalità del ceppo al momento del suo utilizzo, il tipo di probiotica o prebiotica alimentare seguita, il regime alimentare del consumatore. Da un punto di vista generale si può ritenere, per ceppi di riconosciuta capacità colonizzante, che la quantità sufficiente per ottenere una temporanea colonizzazione sia non meno di 109 cellule vive per giorno per persona adulta. 13 Prebiotici Sono ingredienti alimentari che non vengono digeriti e assorbiti nella parte alta dell’intestino, perciò sono disponibili nell’intestino crasso per la fermentazione ad opera di alcuni batteri. Sono in grado di apportare benefici a chi li utilizza in quanto stimolano in modo selettivo la crescita o l’attività intestinale di alcuni batteri utili. Gli Oligosaccaridi maggiormente conosciuti come Prebiotici sono i Frutto- oligosaccaridi (FOS), l’Inulina e alcuni Alcol-zuccheri. Il meccanismo dell’azione selettiva dei Prebiotici risiede nel fatto che solo alcune specie batteriche possiedono gli enzimi specifici per utilizzare i Prebiotici stessi, che rappresentano quindi una fonte di nutrimento selettiva. Un altro possibile effetto è dovuto al fatto che batteri e virus si legano alla mucosa intestinale tramite le adesine, con cui si uniscono alle Glicoproteine della mucina. I Prebiotici potrebbero rappresentare l’analogo del recettore mucoso, e quindi confondere batteri dannosi e virus, che si legherebbero al Prebiotico invece che alla proteina recettoriale. Fruttooligosaccaridi (FOS o fruttani) Carboidrati a catena corta che non vengono digeriti né dagli acidi gastrici né dagli enzimi pancreatici, sono oligosaccaridi con il Fruttosio come maggior monomero presente; sono composti da miscele di zuccheri del tipo GF2, GF3, e GF4 (dove G = molecola di Glucosio e F = molecola di Fruttosio) con un grado di polimerizzazione 3-5. Commercialmente sono disponibili due differenti gruppi di miscele FOS, una basata sulla degradazione dell’Inulina e l’altra mediante sintesi enzimatica dal Saccarosio grazie all'azione del fungo Aspergillus niger. L’inulina può essere degradata enzimaticamente o chimicamente in una miscela di Oligosaccaridi; questo processo può avvenire anche in natura in quanto questi Oligosaccaridi possono essere trovati in un vasto numero di piante, oltre 36.000, ma specialmente nel Topinambur e nella Cicoria. 14 I componenti principali di questo gruppo sono: Kestosio (GF2), Nistosio (GF3), Fructosilnistosio (GF4), Bifurcosio (GF3), Inulibosio (F2), Inulotriosio (F3) e Inulotetraosio (F4). Il secondo gruppo di FOS viene preparato mediante una reazione di transfructosilazione tramite l’enzima ß-Fructosidasi dell’Aspergillus niger sul Saccarosio. La miscela risultante ha una formula generale GFn con n variabile da 1 a 5. A differenza dei derivati dall’Inulina, non vi è solamente il legame caratteristico ß(1→2) glicosidico ma ve ne sono anche altri, anche se in piccola quantità. Questi FOS, sebbene mantengano un certo grado di potere dolcificante, risultano avere un processo produttivo troppo costoso per essere utilizzati come dolcificanti generici. La proprietà dei FOS come Prebiotici è la stimolazione alla crescita dei Bifidobatteri. I microrganismi dannosi, quali batteri patogeni e putrefattivi, non riescono a rompere i legami chimici dei FOS. Come risultato finale si ha quindi uno sviluppo degli organismi benefici con contemporanea lieve riduzione del pH del colon, cosa che lo rende inabitabile per batteri potenzialmente dannosi come l’Escherichia coli, Clostridium, ecc. In questo modo la flora batterica positiva, preso il sopravvento, ha modo di esercitare i propri effetti benefici. I FOS hanno un basso potere dolcificante, circa un terzo rispetto a quello del Saccarosio (zucchero); sono a basso contenuto calorico, in quanto sono scarsamente idrolizzati dagli enzimi digestivi e sono acariogeni. Hanno inoltre una solubilità maggiore di quella del Saccarosio, non sono degradati durante la maggior parte dei processi di riscaldamento, ma possono venire idrolizzati a Fruttosio in condizioni particolari di bassissima acidità, temperature elevate e per tempi prolungati. Questo limita l’uso dei FOS in prodotti molto acidi e con lunghi tempi di shelf-life, come ad esempio i soft drinks. In Giappone è stato fissato come 0,8 g per Kg di peso corporeo/giorno la quantità accettabile di FOS. In termini legislativi, i FOS sono considerati ingredienti alimentari, non additivi alimentari, e definibili come fibre dietetiche. Possono essere etichettati come “con effetto bifidogenico”. 15 Inulina E’ un polisaccaride idrosolubile presente in centinaia di vegetali; viene estratta con metodi naturali principalmente dalla radice di Cicoria, che ne è considerata la migliore fonte. Chimicamente è un polimero di molecole di D-Fruttosio legate assieme mediante un legame ß(2→1) glicosidico, con un D-Glucosio terminale legato mediante un legame α(1→2) glicosidico. Il grado di polimerizzazione dell’Inulina varia da 10 a 60. FOS ed Inulina possono essere considerati alimenti Prebiotici e rappresentano una fonte preferenziale di Carbonio per batteri utili, quali i Bifidobatteri e Lattobacilli, ma non per batteri putrefattivi come Colibacilli e Clostridi . L’Inulina attraversa l’intestino tenue senza essere degradata; non influenza l’assorbimento di Azoto, Grassi, Amidi, Calcio, Magnesio e Zinco. Le principali azioni positive ascritte all’Inulina sono: 1. Aumento dei Bidifobatteri e diminuzione di Cocchi Gram positivi. 2. Azione ipocolesterolemizzante. Alcuni studi (Andersson HB et al., 1999) negano tale azione, altri (Brighenti F et al., 1999) la sostengono, ma con dosaggi maggiori di 15 g al giorno e con effetti gastrointestinali collaterali. 3. Riduzione dei Trigliceridi – Confermata da Jackson KG et al. (1999), ma solo su soggetti con regimi alimentari non corretti. 4. Effetto lassativo – Migliore di quello del Lattosio e con minori dolori addominali (Kleessen B et al., 1997). Meteorismo, dolori addominali, diarrea possono insorgere per dosi elevate di Inulina e FOS. Questi effetti sono rari se si rimane sotto una dose di 10 g/die. Alcol zuccheri Gli Alcol zuccheri sono da tempo utilizzati come edulcoranti ipocalorici, in quanto uniscono al sapore dolce la caratteristica di essere scarsamente digeriti e assorbiti, risultando quindi a potere calorico minore rispetto al Saccarosio. Essendo sostanze osmotiche, sono state anche usate a scopo lassativo. Oggi ad alcuni di essi, principalmente Lattulosio (Galattosio + Fruttosio) e Lattitolo (Galattosio + Sorbitolo), sono riconosciute attività Prebiotiche. Nel loro utilizzo occorre ricordare l’azione lassativa. 16 Simbiotici Sono preparazioni che uniscono probiotici e prebiotici, nel tentativo di una sinergia di azione. Considerando questo tipo di integratori, il principale problema rimane quello di stabilire se la presenza del prebiotico stesso, nella quantità corrispondente a quella della dose giornaliera consigliata, abbia realmente un effetto positivo sullo sviluppo della flora batterica intestinale, dal momento che tale quantità è solitamente piuttosto bassa. Molti studi confermano gli effetti positivi dei prebiotici, ma tali effetti, sebbene dipendenti sia dal tipo di molecola considerata sia dall’effetto valutato, sono osservabili solo a quantità elevate, comunque superiori ai 5 g/die. Anche nel recente progetto SYNCAN, serie di studi volti a valutare l’efficacia della combinazione di probiotici e prebiotici, questi ultimi venivano somministrati separatamente rispetto ai microorganismi ed in dosi elevate (10 g/die) (Van Loo J et al, 2005). E’ pertanto difficile ipotizzare un reale significato della somministrazione di prodotti prebiotici o simbiotici che contengano meno di 5 g di prebiotici, indipendentemente dal tipo di molecole utilizzate. 17 CRITERI DI SCELTA E PARAMETRI PER LA CREAZIONE DELLE INDICAZIONI INTESA Prodotti probiotici Numero di cellule vive: Il numero di cellule vive necessario per ottenere effetti positivi varia considerevolmente in base alle diverse patologie. Secondo il Ministero della Salute, per ottenere una temporanea colonizzazione dell’intestino sono necessarie non meno di 109 (1 miliardo) di cellule vive per persona adulta. Poiché il numero di cellule vive nel prodotto tende a diminuire nel tempo, è evidente che almeno 1 miliardo di cellule vive dovrebbe essere presente nel prodotto alla data di scadenza. In realtà i prodotti non indicano il numero di cellule vive (o unità formanti colonie – ufc) alla scadenza. Nelle Indicazioni Intesa è specificato se il numero di ufc presenti per ogni ceppo batterico è in scarsa (< 1mld ufc), buona (1-3 mld ufc) o elevata (> 3 mld ufc) quantità. Presenza di diversi ceppi batterici: date le possibili attività metaboliche differenti delle diverse specie batteriche, la presenza di diversi ceppi è da considerarsi positivamente, purché il numero di ufc per ogni ceppo sia sufficiente. Nelle Indicazioni Intesa sono evidenziati i diversi ceppi presenti; le indicazioni riferite alla quantità di ufc (scarsa, buona, elevata) si riferiscono ai valori dei singoli ceppi, e non alla somma totale delle ufc. Info da confezione: è stata controllata e valutata la presenza delle seguenti informazioni: 1. Necessità di conservazione del prodotto in luogo fresco e asciutto, preferibilmente in frigorifero. 2. Indicazione di consumare il prodotto preferibilmente a stomaco vuoto. 3. Nel caso di diluizione in liquidi, indicazione di non solubilizzare in bevande molto calde o acide, e di consumare il prodotto subito dopo la preparazione. 4. Indicazione di non consumare il prodotto durante terapia antibiotica. 18 N.B.: Non è stato invece preso in considerazione al fine della valutazione del prodotto il contenuto in altri nutrienti (Vitamine, Minerali) o la presenza di Edulcoranti, che sono stati però comunque segnalati nelle Indicazioni Intesa. Prodotti simbiotici Sono state considerate le caratteristiche indicate per i prodotti Probiotici. Nelle Indicazioni Intesa è stata inoltre specificata la presenza quali-quantitativa di Prebiotici. Per ogni sostanza Prebiotica, presente in quantità dichiarata, ne è stato indicato il contenuto come in “buona quantità” se maggiore di 3g, in “media quantità” se compreso tra 1-3g e “in scarsa quantità” se inferiore ai 3g. 19 Questo lavoro è stato realizzato con la consulenza di: Dott.ssa Alessandra Bordoni - Specialista in Scienze dell’Alimentazione e Dietetica – Centro Ricerche sulla Nutrizione – Dipartimento di Biochimica, Università di Bologna. Coordinamento scientifico a cura di Unifarm SpA. 20 Bibliografia 1. Adams MR, Marteau P (1995) - On the safety of lactic acid bacteria from food. - Int J Food Microbiol 27, 263-264. 2. Andersson HB, Ellegard LH, Bosaeus IG (1999) - Nondigestibility characteristics of inulin and oligofructose in humans. - J Nutr 129,1428S-30S. 3. Bengmark S (1998) - Ecological control of gastrointestinal tract. - The role of probiotic flora. Gut 42, 2-7. 4. 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La microflora materna è la fonte predominante per la prima colonizzazione, e pertanto i primi batteri che colonizzano l’intestino del neonato sono l’Escherichia e vari tipi di Enterococcus (Favier et al 2003). A questi seguono gli anaerobi obbligati. Nei bambini allattati al seno predominano le specie di Bifidobacterium, mentre in quelli allattati con formule predominano i Bacteroides e i Bifidobacterium sono scarsi (Harmsen et al 2000). Nei primi due anni di vita il microbiota evolve verso l’assetto adulto. Questo processo è influenzato da fattori esterni quali la dieta ed eventuali infezioni. Nell’adulto il microbiota comprende centinaia di specie (Zoetendal et al 2006) che formano una biomassa complessa ed interattiva (microbioma) di almeno 1014 batteri. Il microbioma contiene un numero di geni più di 100 volte superiore rispetto al genoma umano. Il concetto di un’interazione con effetti positivi tra la mucosa intestinale e la microflora endogena (simbiosi) è chiaramente stabilita. Qualsiasi disturbo a livello dei fattori endogeni (meccanismi di controllo dell’ospite, che sono cruciali per simbiotica) o esogeni (composizione della microflora durante il l’interazione processo di colonizzazione o in stadi più avanzati della vita) possono causare alterazioni acute o croniche. E’ pertanto logico lo sviluppo di nuove strategie che hanno lo scopo di modificare la microflora intestinale, riequilibrandola in risposta ai patogeni o dopo terapia antibiotica. I probiotici sono un ottimo strumento per raggiungere una modificazione “controllata” della flora batterica intestinale. E’ bene però considerare il termine “probiotici” come termine generale di una strategia terapeutica, e non pensando ad un singolo ceppo, così come quando si parla di “antibiotici” non si intende la singola molecola. Attualmente non esistono ancora le evidenze scientifiche in grado di farci selezionare un singolo ceppo per una specifica condizione morbosa. Molti studi indicano i bifidobacteri, i 24 lactobacilli ed i saccharomyces come molto promettenti, ma definire quale ceppo è più efficace nelle diverse condizioni è ancora prematuro (Ruemmele et al 2009). Anche il dosaggio ottimale, probabilmente diverso per i diversi probiotici, non è ancora stabilito. Quello che è invece chiaro è che, poiché i probiotici sono organismi viventi, sono obbligatori particolari standard di qualità per assicurare un approccio sicuro e privo di pericoli. Questi standard sono stati elaborati sia a livello americano che europeo (Von Wright 2005). Un esempio di questa incertezza tuttora presente circa l’efficacia dei diversi ceppi nelle diverse condizioni morbose è evidente anche per quello che è il più comune utilizzo dei probiotici, ossia la prevenzione e terapia della diarrea. Una recente meta-analisi ha evidenziato una certa efficacia di L. casei rhamnosus, L. reuteri, B. bifidum e S. thermophilus nella riduzione della severità e durata della diarrea da rotavirus (Allen et al 2004). Riguardo la diarrea da antibiotici, un’altra metaanalisi ha riportato l’efficacia di S. boulardii, nel senso che 1 paziente su 10, ricevente questo microrganismo durante terapia antibiotica, non ha sviluppato diarrea (Szajewska & Mrukowicz 2005). Nei bambini, nonostante il trattamento con Lactobacillus GG, L. sporogenes o S. boulardii sembri promettente per contrastare la diarrea da antibiotici, non ci sono ancora evidenze sufficienti per fare chiare raccomandazioni (Johnston et al 2007). Una recente meta-analisi ha dimostrato l’efficacia di S. boulardii verso la diarrea indotta dalla tossina di Clostridium difficile (McFarland, 2006). La prevenzione mediante trattamento con probiotici della cosiddetta diarrea del viaggiatore appare più difficile. L’assunzione di probiotici determina un effetto preventivo nel 60% dei bambini ma solo del 26% degli adulti, e non paiono esserci differenze di efficacia tra S. boulardii, L. rhamnosus GG, L. acidophilus, L. bulgaricus ed altri ceppi, sia da soli che in combinazione (Ruemmele et al 2009). Questa incertezza ancora presente sull’efficacia dei diversi ceppi nelle diversi condizioni è emersa chiaramente con il rifiuto da pare dell’EFSA di molti “health claim” relativi a probiotici. Il Regolamento Europeo 1924/2006 ha introdotto la possibilità di apporre agli alimenti e integratori alimentari contenenti probiotici le indicazioni sulle funzioni positive per la salute del consumatore di questi prodotti. Un'indicazione sulla salute, nota anche come "health claim", è "qualunque indicazione che affermi, suggerisca o sottintenda l'esistenza di un rapporto tra una categoria di alimenti, un alimento o uno dei suoi componenti e la 25 salute”. Se l'indicazione fa riferimento a una possibile riduzione del rischio di malattia, viene definita come "qualunque indicazione sulla salute che affermi, suggerisca o sottintenda che il consumo di una categoria di alimenti, di un alimento o di uno dei suoi componenti riduce significativamente un fattore di rischio di sviluppo di una malattia umana". Le indicazioni sulla salute seguono una procedura per l'autorizzazione basata su uno specifico ed estensivo dossier sperimentale e clinico. L'uso classico dei probiotici riguarda i dismicrobismi intestinali. Nel corso degli ultimi tempi, tuttavia, sempre più evidenze suggeriscono le loro potenzialità anche in campi diversi da quelli tradizionali. Mancano però dati certi di efficacia, sia in generale dei probiotici in alcune patologie, sia in specifico per i diversi ceppi. Questa mancanza di informazioni sicure ha portato gli esperti dell’EFSA a rigettare le indicazioni presentate su circa 180 ingredienti probiotici. Dieci richieste sono state respinte a titolo definitivo, mentre per le 170 rimanenti è stato definito che non potevano essere valutate perché “non c’erano prove sufficienti per determinare le rivendicazioni”. I claims rifiutati dall'EFSA saranno inclusi in una lista ad hoc e dovranno essere rimossi dalle confezioni quando la Commissione europea adotterà in modo definitivo l'elenco delle indicazioni ammesse. Questo non significa che l’EFSA contesti la possibilità di un’efficacia preventiva e terapeutica dei probiotici, ma che è ancora prematuro fare una classificazione di efficacia tra essi, sia in generale che nelle diverse patologie. 26 CRITERI DI SCELTA E PARAMETRI PER LA CREAZIONE DELLE INDICAZIONI INTESA Prodotti probiotici Numero di cellule vive. Il numero di cellule vive necessario per ottenere effetti positivi varia considerevolmente in base alle diverse patologie. Secondo il Ministero della Salute, per ottenere una temporanea colonizzazione dell’intestino sono necessarie non meno di 109 (1 miliardo) di cellule vive per persona adulta. Poiché il numero di cellule vive nel prodotto tende a diminuire nel tempo, è evidente che almeno 1 miliardo di cellule vive dovrebbe essere presente nel prodotto alla data di scadenza. In realtà molti prodotti non indicano il numero di cellule vive (o unità formanti colonie - ufc) alla scadenza: pertanto nella scheda prodotto è stato evidenziata la mancanza di tale indicazione. Nelle Indicazioni Intesa è specificato se il numero di ufc presenti per ogni ceppo batterico è scarsa (<1mld ufc), buona (1-3mld ufc) o elevata (>3mld ufc). Presenza di diversi ceppi batterici: date le possibili attività metaboliche diverse delle diverse specie batteriche, la presenza di diversi ceppi è da considerarsi positivamente, purché il numero di ufc per ogni ceppo sia sufficiente. Nelle Indicazioni Intesa è specificato il numero di ceppi diversi presenti; le indicazioni riferite alla quantità di ufc (scarsa, buona, elevata) si riferiscono ai valori dei singoli ceppi, qualora essa sia indicata singolarmente. Nei prodotti in cui è indicato solo la somma totale delle ufc, pur in presenza di diversi ceppi, al fine della valutazione della quantità (scarsa, buona, elevata) il totale è stato diviso per il numero di ceppi presenti. Info da confezione: è stata controllata la presenza delle seguenti informazioni, di cui è stata evidenziata l’eventuale mancanza: 5. necessità di conservazione del prodotto in luogo fresco e asciutto, preferibilmente in frigorifero; 6. indicazione di consumare il prodotto preferibilmente a stomaco vuoto; 7. nel caso di diluizione in liquidi, indicazione di non solubilizzare in bevande molto calde o acide, e di consumare il prodotto subito dopo la preparazione; 8. indicazione di non consumare il prodotto durante terapia antibiotica. 27 Non è stato invece preso in considerazione al fine della valutazione del prodotto il suo contenuto in altri nutrienti (vitamine, minerali) o la presenza di edulcoranti. Questi componenti sono stati però segnalati nella scheda prodotto. Prodotti prebiotici Nella scheda prodotto è stata specificata la presenza quali-quantitativa di prebiotici. Nelle Indicazioni Intesa per ogni sostanza prebiotica presente in quantità dichiarata e >3g è indicato “in buona quantità”, se <3g è indicato “in scarsa quantità”. Prodotti simbiotici Sono state considerate le caratteristiche indicate per i prodotti probiotici. In aggiunta, nella scheda prodotto è stata specificata la presenza quali-quantitativa di prebiotici. Nelle Indicazioni Intesa per ogni sostanza prebiotica presente in quantità dichiarata e >3g è indicato “in buona quantità”, se <3g è indicato “in scarsa quantità”. 28 Bibliografia Allen SJ, Okoko B, Martinez E, et al (2004) Probiotics for treating infectious diarrhoea. Cochrane Database Syst Rev 2004; CD003048. Favier CF, de Vos WM, Akkermans AD (2003) Development of bacterial and bifidobacterial communities in feces of newborn babies. Anaerobe 9:219-29. Gronlund MM, Lehtonen OP, Eerola E, et al. 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