FARMACIA DEL CORSO Dott. Santo Guadagnino

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PROBIOTICI E PREBIOTICI

Probiotici

Il nostro tubo digerente è colonizzato da circa 500 specie batteriche che si distribuiscono  nei vari segmenti in funzione della quantità di ossigeno presente, dalla secrezione gastrica, dalla attività peristaltica e dai rapporti con il sistema immunitario.

La flora batterica svolge numerose funzioni positive: oppone resistenza alla colonizzazione da parte dei batteri patogeni, regola le funzioni del sistema immunitario e lo sviluppo funzionale del tratto gastroenterico.

Questo equilibrio può essere alterato da stress, età, farmaci creando disturbi  intestinali. In questo caso è utile l’intervento con probiotici.

I più importanti generi di probiotici sono rappresentati da:

  • Lactobacilli —> delbrueckii   subsp  bulgaricus, acidophilus, casei, plantarum, reuteri, rhamnosus, johnsonii.
  • Cocci Gram-positivi —> Lactococcus lactis subsp. cremoris, Streptococcus salivarium subsp. thermophilus, Enterococcus faecium, S. diacetylactis.
  • Bifidobacteria —> longum, infantis, lactis, thermophilus.
  • Saccharomyces boulardii.
Utilizzi terapeutici: TRATTAMENTO DI DISORDINI GASTROINTESTINALI
  • Diarrea: Il 70% circa delle diarree acute è di origine infettiva o tossinfettiva, mentre il restante 30% dei casi può essere provocato da un indiscriminato trattamento farmacologico, radiazioni, avvelenamento da metalli pesanti o intolleranze alimentari.
  • Diarrea del viaggiatore: in molti casi si è osservato che la somministrazione di Lactobacillus GG riduce in modo significativo la probabilità di contrarre malattie gastro-intestinali. Anche con la somministrazione di Saccharomyces boulardi si è ottenuta una modesta ma significativa riduzione dell’incidenza di diarrea.
  • Diarrea associata a terapia antibiotica: Colpisce circa il 20% dei pazienti ospedalizzati. Un terzo di questi casi sembra essere causata dal Clostridium difficile. Gli antibiotici infatti soprattutto se utilizzati a sproposito possono alterare il numero ed il tipo di batteri intestinali favorendo la crescita dei microrganismi pericolosi per il nostro organismo come il Clostridium difficile che produce una tossina irritante per la mucosa intestinale. Negli altri due terzi dei casi la diarrea sembra dovuta dalla morte di microrganismi produttori di acidi grassi a catena corta normalmente assorbiti dall’intestino. Numerosi microrganismi hanno mostrato possibili capacità terapeutiche nel trattamento e nella prevenzione di tale patologia: essi comprendono il Saccharomyces boulardii ed alcune specie di Lattobacilli e Bifidobatteri. Non tutti i probiotici sono efficaci nel trattamento della diarrea associata a terapia antibiotica; ad esempio la somministrazione di Lactobacillus acidofilus e di Lactobacillus bulgaricus, in forma di latticini a pazienti affetti da questa patologia, non ha dato esiti positivi.
  • Diarrea infettiva o tossinfetiva: tra gli agenti virali maggiormente responsabili di questo spiacevole fenomeno spiccano: il Rotavirus, il Norwalk virus ed il Citomegalovirus. Sul fronte batterico invece spiccano Salmonella, Shigella, Escherichia coli e Clostridium difficile. In pazienti affetti da tale patologia vengono impiegati Saccharomyces boulardi, ma anche Lactobacillus GG, Bifidobatteri e Streptococcus termophilus (che diminuiscono l’incidenza della diarrea infettiva in bambini). Il Lactobacillus GG ad esempio è efficace contro la diarrea da Rotavirus (stimolando la risposta immunitaria mediata dalle immunoglobuline di classe A) ma risulta del tutto  inefficace per la diarrea causata dai batteri.
  • Sindrome da intestino irritabile: La somministrazione in particolare di Lactobacillus plantarum 299v mostra una significativa attenuazione dei sintomi di dolore addominale e costipazione.
Utilizzi terapeutici: INTOLLERANZA AL LATTOSIO E RIDUZIONE DEL COLESTEROLO

I probiotici sono risultato in alcuni casi efficaci in sindromi di intolleranza al lattosio poiché essi possiedo l’enzima -galattosidasi in grado di scindere il lattosio nei due zuccheri semplici. I probiotici sembrano svolgere un’azione preventiva anche nei confronti delle malattie cardiovascolari, grazie alla loro capacità di ridurre i livelli plasmatici di colesterolo attraverso l’induzione di una modificazione enzimatica dello stesso.

Utilizzi terapeutici: PREVENZIONE DELLE FORME TUMORALI

I microrganismi probiotici assumono un importante ruolo nel ridurre il rischio di sviluppo del tumore, soprattutto al colon. L’attività antitumorale è legata alla capacità di inibire alcuni enzimi batterici, come la glucuronidasi, l’azoreduttasi e la nitroreduttasi, che sono coinvolti nella sintesi di composti citotossici.  Si è supposto che l’attività di questi enzimi venga bloccata per riduzione del pH nel lume intestinale.

In commercio sono presenti anche formulazioni come liofilizzati, capsule, tavolette, creme siroppi. La principale problematica sia dei preparati che degli alimenti è la shelf life limitata. Quindi massima attenzione alle modalità di conservazione e somministrazione.

17) FARMACIA DEL CORSO-GUADAGNINO- ESEMPIO DI PRODOTTI CHE CONTENGONO PROBIOTICI

Meccanismo d’azione dei microorganismi probiotici

Una volta che il microrganismo ha raggiunto indenne l’intestino, la sua efficacia sarà misurata in base ad alcuni requisiti fondamentali:

  • Capacità di aderire all’epitelio intestinale tramite il legame a specifici recettori, in modo da formare una barriera di protezione contro l’attacco di microrganismi patogeni. Lactobacillus GG e Lactobacillus plantarum per esempio inibiscono in modo competitivo l’adesione di Escherichia coli alle cellule enteriche, mentre Saccharomyces boulardii inibisce “in vitro” l’attacco di Entamoeba histolytica agli enterociti.
  • Competizione tra microrganismi probiotici e patogeni per l’utilizzazione dei nutrienti: il consumo di zuccheri da parte di un probiotico può inibire la crescita di Clostridium difficile che necessita di tali zuccheri per vivere.
  • Prodizione di batteriocine, molecole di natura proteica prodotte dai probiotici e in grado di inibire i microorganismi patogeni.
  • Modificazione dei recettori di tossine: Il Saccaharomyces boulardii per modificazione enzimatica è in grado di modificare il recettore della “tossina A” prodotta dal Clostridium difficile ostacolandone così l’attacco.
  • Stimolazione del sistema immunitario: il Lactobacillus GG induce la produzione di un anticorpo specifico nei confronti del Rotavirus. Il Saccaharomyces boulardii è in grado di attivare il sistema complemento.
  • Capacità di sopravvivere nel periodo di shelf-life: se si conserva il prodotto arricchito con probiotici per un certo periodo di tempo è importante che le sue caratteristiche chimico-fisiche e le sue proprietà organolettiche non mutino, ed il numero delle cellule vive decresca in misura irrilevante.

Lantibiotici

I batteri lattici sono in grado di produrre un ampio spettro di proteine e peptidi che possiedono attività antimicrobica. La struttura di tali peptidi varia da quella essenzialmente lineare a quella complessa di peptidi a struttura globulare.  Tali sostanze prendono il nome di LANTIBIOTICI e si presentano come un’interessante aggiunta agli antimicrobici “convenzionali” in un periodo in cui la resistenza agli antibiotici ne compromette l’utilizzo.  I lantibiotici o batteriocine di classe I sono molecole a basso peso molecolare, termostabili e modificate post-traduzionalmente.

Nel 1991 il gruppo dei lantibiotici è stato suddiviso in due sottogruppi:

  • Tipo A: molecole allungate e flessibili, cariche positivamente. Si ritiene agiscano depolarizzando la membrana citoplasmatica, e favorendo quindi la formazione  di pori con perdita di costituenti essenziali della cellula batterica.
  • Tipo B: sono rappresentati da molecole con una struttura globulare, cariche negativamente o elettricamente neutre. Esse interferiscono con le reazioni enzimatiche essenziali per la crescita e la sopravvivenza del batterio-bersaglio.
Applicazione dei lantibiotici

Alcune caratteristiche dei lantibiotici rendono questi composti particolarmente interessanti per le loro potenziali applicazioni sia nel settore alimentare sia in quello biomedico. Molti di questi peptidi hanno un ampio spettro di attività e sono relativamente termostabili e resistenti alle proteolisi. I lantibiotici possono essere addizionati agli alimenti in vari modi:

1) Un ceppo produttore di lantibiotici può essere usato come colturastarter oppure addizionato ad un alimento fermentato.

2) Un ceppo produttore potrebbe essere usato come coltura protettiva sulla superficie di un alimento, per proteggerlo dalle variazioni di temperatura indotte dalla crescita di batteri indesiderati.

3) Il lantibiotico può essere aggiunto come composto purificato o concentrato; ad esempio la nisina (E234) tutt’oggi impiegata in formaggi fusi e spalmabili, desserts pastorizzati, latti.

 Prebiotici

UN ALIMENTO PUÒ ESSERE DEFINITO PREBIOTICO QUANDO CONTIENE UN INGREDIENTE ALIMENTARE NON DIGERIBILE DALL’ORGANISMO UMANO IN GRADO DI ARRECARE EFFETTI FAVOREVOLI ALLA SALUTE, GRAZIE ALLA CAPACITÀ DI STIMOLARE SELETTIVAMENTE LA CRESCITA DI UNO O PIÙ MICRORGANISMI BENEFICI.

I substrati prebiotici vengono utilizzati in modo selettivo solo da componenti benefici della microflora senza promuovere la crescita di microrganismi potenzialmente pericolosi come i Clostridi, i Battericidi e l’Escherichia coli. In questo modo l’evoluzione della microflora si evolve in senso positivo facendo in modo che microrganismi come Bifidobatteri e Lattobacilli predominino.

Principali caratteristiche di un prebiotico

  • Non essere né idrolizzato né assorbito nella parte superiore del tratto gastrointestinale.
  • Essere in grado di alterare la flora microbica del colon a favore di una composizione più salutare.
  • Indurre effetti a livello del lume intestinale o sistemici che siano di beneficio per la salute dell’ospite. Attualmente gli ingredienti prebiotici sono numerosi, tra questi quelli che ricevono maggior interesse sono gli OLIGOSACCARIDI NON DIGERIBILI  come i fruttooligosaccaridi (FOS), galattolisaccaridi (GOS), il lattitolo e lattulosio.
18) FARMACIA DEL CORSO-GUADAGNINO-CARBOIDRATI NON DIGERIBILI AD AZIONE PREBIOTICA

Ingredienti con attività prebiotica possono essere aggiunti ad una vasta gamma di prodotti alimentari:

bevande, latti fermentati, prodotti da forno, formule per lattanti e per lo svezzamento, cereali, biscotti, dessert in quanto a differenza dei microrganismi probiotici vivi, i prebiotici sono stabili al calore e all’esposizione all’aria.

Tuttavia è possibile assumere normalmente prebiotici con la dieta di tutti i giorni attraverso:

frutta, verdura e cereali (cipolle, banane, asparagi, porri,carciofi, grano, segale e aglio) che contengono oligosaccaridi ad attività prebiotica soprattutto sottoforma di FOS a catena corta.

La fibra solubile esercita anche un’azione modulante sui picchi glicemici e insulinemici post-prandiali; ha azione ipocolesterolemizzante e può modificare l’assorbimento di varie sostanze tra cui vitamine, minerali, sostanze organiche potenzialmente tossiche  e alcuni acidi biliari.

FRUTTOLIGOSACCARIDI  (FOS) e INULINA: Sono costituiti da catene di unità di fruttosio legate ad un glucosio terminale. Le unità di fruttosio sono legate da legami 1-2 mentre il glucosio treminale è legato con un legame  1-1. FOS e inulina differiscono solo per il grado di polimerizzazione  che per i FOS è compreso tra 3 e 10 mentre per l’inulina può arrivare a 60. Si trovano in frutta, verdura e cereali e vengono anche prodotti commercialmente da zucchero di canna, sfruttando l’attività di un enzima di origine fungina, la FRUTTOSILTRANSFERASI.
Essi resistono all’attività degli enzimi digestivi nel tratto superiore dell’apparato digerente, perciò raggiungono intatti il colon dove vengono totalmente fermentati dalla microflora intestinale stimolando la crescita soprattutto dei Bifidobatteri. Oltre al fruttosio, i principali prodotti che si formano dal processo di fermentazione dei FOS  ad opera della microflora sono acidi grassi a catena corta come acido acetico, propionico e butirrico (che sembra abbia azione preventiva nell’eziologia del cancro al colon).

GALATTOLIGOSACCARIDI (GOS): I galattoligosaccaridi sono oligomeri di unità di  galattosio legati a un glucosio terminale. Le unità di galattosio sono legate da legami 1-4.

OLIGOSACCARIDI DELLA SOIA (SOS): Raffinosio e stachiosio sono gli oligosaccaridi principali di questa categoria di prebiotici. Sono presenti in alte concentrazioni in molti legumi, in particolare nella soia e nei suoi derivati. Raffinosio e stachiosio contengono entrambi un’unità di saccarosio legata, mediante legame α-(1→6), rispettivamente ad una o due unità di galattosio. Gli oligosaccaridi della soia hanno una documentata azione prebiotica e bifidogenica e sono utilizzati in molti alimenti funzionali o supplementi alimentari.

ISOMALTO-OLIGOSACCARIDI (IMOS): Gli isomalto-oligosaccaridi (IMOS) sono miscele di oligomeri del glucosio di diverso grado di polimerizzazione e variamente ramificati, i cui membri più semplici sono isomaltosio e panosio.  Sono caratterizzati da legami α-(1→4) e α-(1→6) glicosidici e sono prodotti attraverso l’idrolisi enzimatica dell’amido o la sintesi mediante destransucrasi a partire dal saccarosio.  Poiché stimolano la proliferazione di bifidobatteri e lattobacilli nel colon stanno trovando crescente applicazione come prebiotici.

XILO-OLIGOSACCARIDI E XILANO (XOS): Gli xilo-oligosaccaridi (XOS) sono formati da 2-6 unità monomeriche di xilosio legate da legami β-(1→4). Gli XOS vengono idrolizzati a singole unità di xilosio dalle β-xilosidasi.

Gli XOS sono prodotti per idrolisi dello xilano, un polisaccaride di origine vegetale e stanno trovando crescente applicazione come prebiotici. Lo xilano appartiene al gruppo delle emicellulose, è un polisaccaride costituito da unità di xilosio legate da legami β-(1→4) con un grado di polimerizzazione compreso tra 70 e 200. Gli enzimi responsabili dell’idrolisi dello xilano sono le endo-xilanasi, che idrolizzano appunto lo xilano a catene più corte di XOS.

Ci sono pochissime evidenze scientifiche sull’utilizzo dello xilano come prebiotico, probabilmente per l’incapacità di esprimere enzimi in grado di idrolizzare tali catene.

LATTOSACCAROSIO, LATTULOSIO, LATTITOLO

Lattosaccarosio, lattulosio  e lattitolo sono oligosaccaridi semisintetici prodotti per via enzimatica. Sono resistenti alla digestione nel tratto gastrointestinale superiore, ma sono facilmente idrolizzati da un numero limitato di batteri intestinali.  Gli effetti sono un aumento nel numero di Bifidobacterium, Lactobacillus e Streptococcus e una diminuzione della popolazione di Bacteroides, Clostridium, coliformi e Eubacterium.

AMIDO RESISTENTE

Non tutto l’amido assunto con la dieta è idrolizzato e assorbito nell’intestino tenue. Alcuni amidi sono relativamente resistenti all’idrolisi enzimatica e passano al colon senza essere digeriti costituendo la maggior fonte di carboidrati disponibili per la fermentazione dei batteri. L’entità dell’idrolisi nell’intestino tenue e la sua relativa disponibilità per la fermentazione batterica nel colon dipendono dalla sua origine e struttura. In passato gli amidi resistenti non sono stati considerati come prebiotici in quanto molte specie batteriche, oltre ai bifidobatteri, sono in grado di fermentarli. Tuttavia nonostante la specificità non sia elevata, alcuni studi condotti hanno dimostrato che la somministrazione continua di amidi resistenti, in particolare quelli ricchi di amilosio, favorisce l’aumento della proliferazione di bifidobatteri e lattobacilli.

Simbiotici

Alimenti in cui siano simultaneamente presenti sia i microrganismi probiotici sia i substrati prebiotici assumono un particolare valore salutistico e vengono comunemente indicati come SIMBIOTICI.