IMPACTO SOBRE LA COLONIZACIÓN BACTERIANA DEL TUBO DIGESTIVO DEL RECIÉN NACIDO Y LA MADURACIÓN DE SU SISTEMA INMUNE

REVISTA NUTRICIÓN, SALUD Y BIENESTAR – NESTLÉ Nº 22 – Julio 2011 http://www.nestle.com.ar/cdafdc4a5ef2384dae967i4dd15fa5e6/legales.aspx?IdNota=16 LECH

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REVISTA NUTRICIÓN, SALUD Y BIENESTAR – NESTLÉ Nº 22 – Julio 2011 http://www.nestle.com.ar/cdafdc4a5ef2384dae967i4dd15fa5e6/legales.aspx?IdNota=16 LECHE MATERNA Prof. Martín Gotteland. Laboratorio de Microbiología y Probióticos; Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos (INTA), Universidad de Chile.

IMPACTO SOBRE LA COLONIZACIÓN BACTERIANA DEL TUBO DIGESTIVO DEL RECIÉN NACIDO Y LA MADURACIÓN DE SU SISTEMA INMUNE.

En las últimas décadas, las fórmulas para lactantes han sido optimizadas para tratar de aproximarse a la leche materna a través de la incorporación de algunos compuestos bioactivos con propiedades funcionales.

Resumen La leche materna es el mejor alimento para el recién nacido, ya que permite su crecimiento armonioso en los primeros meses de vida y lo protege de futuros trastornos metabólicos. Contiene además, numerosos compuestos bioactivos con propiedades microbicidas (lactoferrina y lactoferricina, inmunoglobulinas, bacterias lácticas, entre otras) capaces de eliminar patógenos y regular el sobrecrecimiento de poblaciones bacterianas de la microbiota intestinal. Otros compuestos tales como los oligosacáridos, nucleótidos y el glicomacropéptido también contribuyen a mantener una microbiota saludable debido a su capacidad de estimular poblaciones de bifidobacterias y lactobacilos en el colon del lactante. La leche materna es también una fuente de bacterias lácticas aportadas por la células dendríticas desde la mucosa intestinal de la madre y que, probablemente, participan en el proceso de colonización bacteriana del tracto gastrointestinal del recién nacido. Muchos de estos compuestos bioactivos de la leche materna también estimulan la maduración del sistema inmune de la mucosa del lactante, contribuyendo al desarrollo de la tolerancia inmune frente a antígenos dietarios y bacterianos y de la respuesta inmune frente a patógenos. En las últimas décadas, las fórmulas para lactantes han sido optimizadas para tratar de aproximarse a la leche materna a través de la incorporación de algunos compuestos bioactivos con propiedades funcionales.

La leche materna tiene una composición nutricional única, que cambia con el tiempo para apoyar al recién nacido en sus adaptaciones fisiológicas a la vida extrauterina y responder a su necesidad de crecimiento.

Leche materna: el "gold standard" para la alimentación del recién nacido

Los requerimientos nutricionales del recién nacido durante los primeros meses de vida son más importantes y específicos que en cualquier otra etapa de la vida. El rápido crecimiento de los lactantes, que doblan su peso en tan sólo 4 - 5 meses después del nacimiento, está muy relacionado con la gran cantidad de nutrientes aportados por la leche materna, la cual constituye el mejor alimento durante este período. La leche materna tiene una composición nutricional única, que cambia con el tiempo para apoyar al recién nacido en sus adaptaciones fisiológicas a la vida extrauterina y responder a sus necesidades de crecimiento. Más de doscientos componentes han sido identificados en la leche materna y constantemente se reportan otros nuevos, que le atribuyen aún más beneficios para la salud. La leche materna puede ser considerada como el mejor ejemplo de alimento funcional debido a la presencia natural de un gran número de compuestos bioactivos (Tabla 1). La mayoría de estos compuestos son

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sintetizados por la madre, mientras que otros (fitoquímicos, algunos ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga, minerales y vitaminas) son proporcionados por su alimentación. Dichos compuestos bioactivos ejercen dos funciones principales: la maduración y estimulación diferencial de los sistemas digestivo, inmune y neuroendocrino, y la protección del recién nacido frente a los microorganismos patógenos presentes en el medio ambiente. Algunos de los factores protectores como la lactoferrina, lisozima, inmunoglobulinas y oligosacáridos se encuentran en mayores concentraciones en el calostro y la leche de transición que en la leche madura, lo que representa una ventaja debido a que los recién nacidos son más frágiles durante el período post-parto. Por otra parte, algunos factores nutricionales y bioactivos presentes en la leche materna, incluyendo factores de crecimiento, hormonas o citoquinas, ejercen una programación metabólica en el recién nacido, es decir, efectos a largo plazo que modulan el riesgo de desarrollar obesidad, diabetes, hipertensión, hipercolesterolemia y otras enfermedades en la edad adulta.

El objetivo de este artículo es describir los principales compuestos bioactivos de la leche materna que regulan el proceso de colonización bacteriana del tubo digestivo del recién nacido, ya sea a través de actividades bactericidas que limitan el sobrecrecimiento de la microbiota y de potenciales patógenos en el lumen digestivo, o a través de actividades prebióticas que estimulan el crecimiento de lactobacilos y de bifidobacterias en el colon. Paralelamente, se describirá la implicancia de dichos compuestos bioactivos en la maduración del sistema inmune del lactante. α-lactoalbúmina La α-actoalbúmina es una de las proteínas más importantes de la leche materna, con concentraciones de 2 - 3 g/L (20 - 25% de las proteínas totales vs. 2 - 5% en la leche bovina). La liberación in vitro de péptidos bioactivos codificados en la secuencia de la α-lactoalbúmina humana ha sido observada durante su digestión por proteasas gastrointestinales. Algunos de estos péptidos ejercen actividades bactericidas principalmente contra bacterias Gram positivas. Otros péptidos bioactivos que incluyen secuencias GLF (Gly - Leu - Phe) han sido aislados del intestino de recién nacidos después de la absorción de leche materna, sobre los macrófagos presentes en la mucosa intestinal de los recién nacidos. Por otra parte, la lactoferrina es activa frente a virus como el herpes simple, citomegalovirus, el rotavirus, la hepatitis C y el VIH.

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Lactoferrina

La lactoferrina es una proteína glucosilada que ejerce un amplio espectro de actividades fisiológicas; en particular es considerada como un componente importante del sistema inmune innato. La lactoferrina es altamente resistente a la digestión proteolítica en el tracto digestivo del lactante y está presente en concentraciones que van de unos 6 - 8 g/L en el calostro, hasta los 2 - 4 g/L en la leche madura. El paso de esta cantidad de lactoferrina de la madre al recién nacido, sugiere que esta molécula desempeña un papel importante en la defensa contra las bacterias patógenas. Esta idea es apoyada por la presencia de lactoferrina en otras secreciones externas en el cuerpo humano, tales como las lágrimas, saliva, fluidos seminales y el líquido sinovial. De hecho, se ha observado que la lactoferrina actúa como agente microbicida contra patógenos como estafilococos coagulasanegativos, Candida albicans y Entamoeba histolytica; además, su alta afinidad por el lipopolisacárido (LPS) podría explicar su actividad bactericida contra las bacterias Gram negativas. Por otra parte, la lactoferrina es activa frente a virus como el herpes simple, citomegalovirus, el rotavirus, la hepatitis C y el VIH. La actividad bactericida de la lactoferrina también se ha asociado con su gran capacidad de fijación del hierro, lo que hace a este elemento menos disponible para el crecimiento de patógenos en el lumen intestinal del recién nacido. En efecto, la lactoferrina en la leche materna se presenta esencialmente como apolactoferrina, es decir, en su forma no saturada con hierro y su afinidad por este metal es muy alta, cerca de 260 veces la de la transferrina en la sangre. Por otro lado, la digestión in vitro de la lactoferrina por proteasas gastrointestinales libera lactoferricina, un péptido que también muestra una potente actividad bactericida e inhibe la adhesión de patógenos al epitelio intestinal. Se ha mostrado que la lactoferrina también ejerce, per se, actividades inmunoestimulantes y anti-inflamatorias, posiblemente a través de su unión a motivos CpG no metilados del ADN bacteriano que son conocidos por estimular el Toll Like Receptor-9 (TLR9). Más recientemente, se ha propuesto que la lactoferrina tendría un papel clave en el desarrollo del sistema inmunológico, actuando como un factor de maduración de las células dendríticas. Debido a sus efectos en la defensa del lactante, la lactoferrina ha sido incorporada a fórmulas infantiles y utilizada en el manejo nutricional de niños con diarrea. Un estudio realizado en niños peruanos mostró que la adición de lactoferrina y lisozima a sales de rehidratación oral, se asociaba con una disminución de la duración de la diarrea y del volumen de deposiciones emitidas.

Otro estudio realizado en Estados Unidos mostró que la administración de una fórmula suplementada con lactoferrina por 12 meses, disminuía los episodios de infecciones respiratorias bajas, comparado con aquellos lactantes que recibían la fórmula control, indicando que la lactoferrina administrada por vía oral puede ejercer efectos sistémicos. En otro estudio aleatorizado, doble ciego, placebo-controlado, realizado en niños peruanos, la incidencia de diarrea no fue afectada, pero las tasas de colonización por Giardia fueron más bajas y el crecimiento infantil mejoró. Sin embargo, en otro estudio realizado en Suecia, no se observó ningún beneficio aparente de la adición de lactoferrina y / o nucleótidos a fórmulas infantiles.

Glicomacropéptido El glicomacropéptido (GMP) es el mayor péptido (64 aminoácidos) generado por la digestión peptídica de la k-caseína humana y bovina en el estómago. Se trata de un polipéptido ácido, glicosilado, que ejerce actividades anti-bacterianas y antivirales in vitro y que aumenta la proliferación y la actividad fagocítica de macrófagos; esta actividad inmunoestimulante, se relaciona tanto con sus fracciones peptídicas y glucosídicas. Curiosamente, se ha demostrado que el GMP puede actuar como un factor bifidogénico a través de la estimulación del crecimiento de bifidobacterias in vitro e in vivo. La administración de una fórmula enriquecida con GMP a monos Rhesus recién nacidos sanos de 4 - 8 semanas de edad hasta los 6 meses de edad, incrementó las concentraciones fecales de bifidobacterias en comparación con aquellos alimentados con la fórmula de control. Este efecto bifidogénico, sin embargo, se observó principalmente en los niños con recuentos iniciales de bifidobacterias bajos, es decir, en aquellos que no habían sido previamente amamantados.

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Inmunoglobulinas Las inmunoglobulinas G y M y las IgA secretoras se encuentran en el calostro y la leche madura y se transfieren de la madre al lactante, protegiéndolo pasivamente contra las infecciones por bacterias, virus y parásitos. Es probable que algunas de estas inmunoglobulinas también contribuyan a regular la microbiota intestinal. Además, influyen en el repertorio inmunológico de los linfocitos T y B del recién nacido, un fenómeno que afecta la calidad de su respuesta inmune más adelante en la vida, reduciendo el riesgo de reacciones alérgicas y de procesos autoinmunes. Varios ensayos clínicos han sido realizados con inmunoglobulina bovina incorporadas a fórmulas infantiles para evaluar su efecto frente a patógenos gastrointestinales (S. mutans, C. albicans, rotavirus, H. pylori, Cryptosporidium parvum y E. coli enteropatógeno) en niños. Sin embargo, estudios indican que solo el 25% de los anticuerpos sobrevive a su paso por el tracto gastrointestinal en una forma biológicamente activa.

Nucleótidos Las concentraciones de nucleótidos en la leche materna descritas en la literatura son muy variables (4 - 70 mg/L), según el tipo de compuestos medido (nucleótidos libres, nucleósidos, bases libres, ácidos nucléicos, etc.). Los nucleótidos de la leche humana son transformados por la fosfatasa alcalina intestinal en nucleósidos que son absorbidos y utilizados para estimular el crecimiento y la maduración de la mucosa intestinal del recién nacido y para mejorar sus funciones hepáticas. En ratas destetadas, la suplementación de nucleósidos aumenta la altura de las vellosidades intestinales y la actividad de las disacaridasas, en comparación con los animales control; esta actividad trófica es probablemente potenciada por las poliaminas (principalmente espermina y espermidina) que se encuentran en grandes cantidades en la leche materna. Además, los nucleótidos tienen propiedades anti-inflamatorias que probablemente contribuyen a la recuperación de la mucosa intestinal en caso de lesiones; este fenómeno debe ser facilitado por el hecho que los nucleótidos también aumentan la velocidad del flujo sanguíneo intestinal en los lactantes. La necesidad de una fuente externa de nucleótidos a través de la leche se explica por la limitada capacidad de la mucosa digestiva de sintetizarlos de novo. La suplementación de fórmulas con nucleótidos se practica desde hace unos 25 años. No hay evidencia de efectos estimulantes sobre la función inmune y la reparación de la mucosa intestinal después de episodios de diarrea aguda. En un ensayo clínico realizado en Chile en 289 niños menores de un año, aquellos que recibieron una fórmula con nucleótidos experimentaron menos episodios de diarrea que los del grupo control (31,1% vs. 45,0%). Se ha propuesto que los nucleótidos de la alimentación del lactante tienen un papel en la estimulación de la respuesta inmune; actuarían sobre las poblaciones de linfocitos T-helper/ inducer, preferentemente en la fase inicial de procesamiento de antígenos y en su proliferación, resultando en una respuesta más eficiente de los linfocitos T y, en algunos casos, en una mayor respuesta anticuerpo. Los recién nacidos alimentados con leche materna o con fórmulas con nucleótidos adicionados, tienen mayor actividad citotóxica de sus células Natural-Killer (NK) y mayores niveles de IL-2 liberada por las células por las células mononucleares activadas, lo que sugiere que los nucleótidos son uno de los compuestos bioactivos que contribuyen a mejorar la función inmune de los lactantes alimentados con leche materna. Por último, también se ha demostrado que la administración de fórmulas enriquecidas con nucleótidos disminuye el ratio Bacteroides / Bifidobacterium en el colon del recién nacido, contribuyendo así al desarrollo de una microbiota similar a la de los lactantes amamantados.

La gran diversidad estructural de estos oligosacáridos puede ser considerada como una respuesta adaptativa de la madre frente a la gran diversidad de patógenos presente en el medio ambiente.

Oligosacáridos La leche humana contiene altas concentraciones de oligosacáridos (7 -12 g/L), muy superiores a las encontradas en la leche bovina que sólo contiene trazas de ellos. Son sintetizados en la glándula mamaria a través de la unión de galactosa y N-acetilglucosamina a la lactosa y la incorporación de fucosa y ácido

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siálico, los cuales determinan su clasificación en oligosacáridos neutros o ácidos. Existe una gran variedad de estructuras de los mismos, habiéndose descrito más de 130 oligosacáridos distintos. Como los oligosacáridos de la leche humana no son digeridos y absorbidos en el intestino delgado, pueden ser considerados como fibra dietética que llega al colon, donde estimula el crecimiento de una microbiota caracterizada por bifidobacterias y, en menor proporción, por lactobacilos. Se ha descrito que es principalmente la fracción de oligosacáridos neutros, la que contribuye al desarrollo de la microbiota rica en Bifidobacterium característica de los lactantes alimentados con leche materna; este fenómeno es considerado como la base del concepto de "prebiótico". Por otra parte, los oligosacáridos ácidos podrían impedir la adhesión de bacterias patógenas al epitelio intestinal, debido a que presentan estructuras análogas a las de receptores presentes en la superficie de las células epiteliales y donde se fijan patógenos; dichos oligosacáridos, por lo tanto, actúan como pseudo-receptores en el lumen, fijando patógenos y facilitando su subsecuente eliminación en las deposiciones y, por ende, ayudando en la prevención de episodios infecciosos. En consecuencia, la gran diversidad estructural de estos oligosacáridos puede ser considerada como una respuesta adaptativa de la madre frente a la gran diversidad de patógenos presente en el medio ambiente. En la actualidad se están incorporando distintos tipos de oligosacáridos no digeribles (fructo oligosacáridos, galacto - oligosacáridos, lactulosa, polidextrosa) a fórmulas infantiles para tratar de imitar la composición de la leche materna y los efectos de sus oligosacáridos sobre la salud del lactante. Estas fórmulas enriquecidas con prebióticos tienen un efecto favorable sobre la consistencia de las deposiciones y la composición de la microbiota de los niños que son alimentados con ellas. La leche humana contiene altas concentraciones de oligosacáridos (7 - 12 g/L), muy superiores a las encontradas en la leche bovina que sólo contiene trazas de ellos.

Bacterias lácticas Estudios recientes han detectado la presencia de una gran variedad de bacterias lácticas pertenecientes a los géneros Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Leuconostoc, Lactococcus y Weissella en bajas concentraciones (~103 UFC/ml) en la leche materna. Dos hipótesis han sido propuestas para explicar la presencia de dichas bacterias. La primera implica la generación de un ambiente ácido en la superficie del pezón debido a la secreción de leche, el cual promovería la formación de una biopelícula bacteriana rica en bacterias lácticas. Este biofilm recubriría la superficie de los galactóforos y las bacterias que lo componen podrían liberarse en la leche cuando el recién nacido está siendo amamantado. La segunda hipótesis involucra a las células dendríticas de la mucosa intestinal de la madre. Estas células son fundamentales para determinar la respuesta inmune de la mucosa frente a los microorganismos presentes en el lumen intestinal; están ubicadas debajo del epitelio y envían prolongamientos celulares entre las células epiteliales a muestrear y sensar las bacterias presentes en el lumen. Su estimulación favorece el desarrollo de tolerancia inmune frente a la microbiota autóctona inocua, mientras que estimula una respuesta inmune defensiva frente a microorganismos alóctonos o patógenos. El fenómeno de tolerancia se asocia con la migración de células dendríticas cargadas de bacterias (incluyendo lactobacilos y bifidobacterias) hacia los nódulos linfáticos mesentéricos. Durante la lactancia, estas células dendríticas cargadas de bacterias transitan por el sistema linfático y sanguíneo hasta la glándula mamaria. Por lo tanto, las bacterias lácticas presentes en la leche podrían ser aportadas por las células dendríticas (y probablemente también por células mononucleares) y su origen sería el propio intestino de la madre. En relación con estos hallazgos, es interesante destacar que el proceso de translocación bacteriana (es decir el paso de bacterias desde el lumen intestinal hacia el compartimento sistémico) es incrementado durante los períodos pre y postparto, resultando en una mayor transferencia de bacterias o componentes bacterianos desde la madre al hijo a través de la leche materna. Las bacterias lácticas presentes en la leche materna, podrían ser un factor importante en la colonización bacteriana del tubo digestivo del recién nacido, en la maduración de su sistema inmune de mucosa y en su protección frente a patógenos. En efecto, su supervivencia en el tracto gastrointestinal del lactante es favorecida por el hecho de que su función gástrica es inmadura y que, por lo tanto, su estómago produce poco ácido clorhídrico; también influye la presencia de los numerosos compuestos bioactivos anteriormente descritos y que dichas bacterias pueden usar como sustrato para crecer. Algunas de las cepas de Lactobacillus aisladas de leche materna fresca han mostrado ejercer una actividad antimicrobiana frente a Salmonella, así como propiedades anti-inflamatorias e inmunomoduladoras,

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indicando que podrían actuar como factores de protección para el recién nacido. En consecuencia, la leche materna puede ser considerada como una mezcla simbiótica, ya que proporciona prebióticos y probióticos para el recién nacido. Dichas bacterias lácticas de la leche humana pueden representar una nueva fuente de probióticos para el consumo humano. En forma similar a lo ocurrido con los prebióticos, cepas probióticas han sido incorporadas a fórmulas infantiles, con el objetivo principal de modular la respuesta inmune del niño y aumentar su protección frente a episodios de infección y al eventual desarrollo de alergias.

Conclusiones Numerosos compuestos bioactivos presentes en la leche materna están involucrados en la regulación cuali y cuantitativa de la colonización de la microbiota intestinal del recién nacido. Dicha regulación se debe principalmente a las actividades bifidogénicas de los oligosacáridos, nucleótidos y del glicomacropéptido, que estimulan la formación de una microbiota rica en bifidobacterias y la presencia de bacterias lácticas capaces de sobrevivir en el tubo digestivo del lactante. Algunos compuestos tales como la lactoferrina, la lisozima y las inmunoglobulinas ejercen actividades bactericidas que interfieren con patógenos y reducen el riesgo de infección. La mayoría de estos compuestos también estimulan la maduración del sistema inmune de la mucosa del lactante, estimulando la respuesta inmune frente a patógenos, favoreciendo el desarrollo de la tolerancia inmune frente a antígenos bacterianos y dietarios y reduciendo el riesgo de desarrollar posteriormente trastornos de la inmunidad.

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